FR3144655A1 - Dispositif lumineux pour la détection d’objet - Google Patents
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Abstract
Dispositif lumineux pour la détection d’objet Un aspect de l’invention concerne un dispositif lumineux (100) pour véhicule automobile comportant : une pluralité de modules lumineux (110) émettant une lumière visible pulsée, modulée au moyen d’un code lumineux à haute fréquence, chaque module lumineux (110) comportant au moins deux secteurs (151, 152, 153) regroupant chacun plusieurs diodes électroluminescentes (130) autour d’un circuit d'attaque (120), etun dispositif de réception de la lumière émise par chacun des modules lumineux (110), après réflexion sur un objet (20), dans lequel le module lumineux (110) comporte une boucle à verrouillage de retard (140) connectée au circuit d'attaque (120) de chacun des secteurs (151, 152, 153) pour assurer une synchronisation desdits circuits d'attaque. Un autre aspect de l’invention concerne un système d'assistance à la conduite d'un véhicule automobile, comportant au moins un tel dispositif lumineux (100).
Description
La présente invention concerne un dispositif lumineux, pour véhicule automobile, adapté à la détection d’objet. L’invention concerne également un système d’assistance à la conduite d’un véhicule automobile comportant ce dispositif lumineux.
Avec le développement des véhicules automobiles autonomes, les assistances à la conduite se sont fortement améliorées ces dernières années. L’une des assistances les plus utiles est l’assistance à la détection de piétons ou d’objets dans l’environnement du véhicule.
Des dispositifs pour détecter la présence de piétons ou d’objets dans l’environnement du véhicule, appelés simplement dispositif de détection d’objet, sont connus. Ces dispositifs utilisent généralement la technologie dite du Lidar (pour « Light Detection And Ranging », en terminologie anglosaxonne) qui repose sur l'analyse des propriétés d'un faisceau lumineux, en général un faisceau laser, émis par une source lumineuse spécifique et réfléchi par l’objet. Avec la technologie du Lidar, la distance entre la source lumineuse et l’objet est mesurée à partir du décalage temporel entre l'émission d'une impulsion laser et la réception de l'impulsion réfléchie. Un dispositif de détection d’objet utilisant un Lidar est relativement simple à mettre en œuvre car la source lumineuse émet un unique signal infrarouge de forte puissance qui rebondit sur l’objet ; le temps de vol du signal infrarouge est mesuré à réception dudit signal par un capteur. Un tel dispositif de détection d’objet nécessite cependant un équipement spécifique pour émettre le signal infrarouge et pour réceptionner le signal rebondi.
Pour assurer un taux de détection et/ou de faux-positifs conformes à la norme, une complémentarité de technologies est nécessaire. Pour cela, trois dispositifs d’assistance basés sur des technologies différentes sont généralement combinés les uns avec les autres ; les données générées par ces différents dispositifs d’assistance sont recoupées et des données finales sont générées pour informer le conducteur, ou le véhicule lui-même dans le cas d’un véhicule autonome, de la présence d’un piéton ou d’un objet dans l’environnement du véhicule. Cependant, l’ajout de trois dispositifs distincts dans une même zone du véhicule a pour effet de charger une zone déjà fortement sollicitée en termes d’encombrement.
Pour répondre aux problèmes d’encombrement, il a été envisagé de réaliser la détection d’objet en utilisant l’éclairage déjà présent sur le véhicule, comme les feux de jour du véhicule. Cependant, la source lumineuse des dispositifs lumineux actuels est généralement un ensemble de diodes électroluminescentes, commandées à partir d’un circuit d'attaque. Or, les diodes électroluminescentes, ou LEDs (pourLight- Emitting Diodeen terminologie anglo-saxonne), des dispositifs lumineux des véhicules émettent une lumière visible en continu, ce qui en fait une lumière difficilement détectable après réflexion sur l’objet, en particulier parce qu’elle est combinée avec la lumière naturelle du soleil, des lampadaires et autres sources de lumière extérieures. Pour faciliter la détection de la lumière émise par les LEDs et réfléchie par l’objet, il a été envisagé de moduler la lumière ; le faisceau lumineux émis par les LEDs est alors pulsé et modulé par un code à haute fréquence. Toutefois, pour être efficace, et donc détectable, la modulation du faisceau lumineux doit être précise ; les LEDs formant la source lumineuse doivent donc toutes émettre leur rayon lumineux simultanément pour ne pas générer d’interférence. Or, la tendance actuelle est de déployer les LEDs, en lignes, en nappes ou en grilles, pour des effets de style, ce qui a pour conséquence d’éloigner certaines d’entre elles du circuit d'attaque qui les commande ; le fait que les LEDs soient plus ou moins éloignées du circuit d'attaque entraîne un décalage temporel de l’émission du rayon lumineux de certaines LEDs par rapport aux autres. Ledit décalage provoque un étalement des émissions de signaux dans le temps, qui a deux conséquences. Premièrement, ce décalage à l'émission se reporte sur le signal qui a été réfléchi sur un objet, et qui est réémis vers un capteur présent sur le véhicule. Dès lors, il est plus difficile de déterminer le décalage temporel entre l'émission d'une impulsion de lumière et la réception de l'impulsion réfléchie. Deuxièmement, l'étalement des impulsions dégrade le rapport signal sur bruit. En effet, toutes choses égales par ailleurs, l'intensité d'une impulsion simultanée est plus aisément détectée au niveau du capteur que l'intensité d'une pluralité d'émissions étalées dans le temps.
Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus d’interférences et de décalage temporel d’émission par les LEDs, le demandeur propose un dispositif lumineux adapté à la détection d’objet, dans lequel les LEDs sont regroupées par secteurs autour d’un circuit d'attaque qui les alimente en électricité, les circuits d'attaque étant synchronisés au moyen d’une boucle à verrouillage de retard.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif lumineux pour véhicule automobile comportant :
- au moins un premier module lumineux configuré pour émettre une lumière visible pulsée, modulée pour transmettre un code lumineux à haute fréquence, l'au moins un premier module lumineux comportant au moins deux secteurs regroupant chacun plusieurs diodes électroluminescentes électriquement alimentées par un circuit d'attaque configuré pour moduler selon le code à haute fréquence une puissance électrique reçue par les diodes électroluminescentes afin d'émettre la lumière visible pulsée émise, et
- un dispositif de réception de la lumière émise par l'au moins un premier module lumineux, pour recevoir le code lumineux après réflexion de la lumière pulsée émise par l'au moins un module lumineux sur un objet,
Un dispositif lumineux est un élément lumineux configuré pour être monté dans le véhicule, et comprend de préférence un boîtier configuré pour être monté dans le véhicule, dans lequel est monté un module lumineux. De préférence plusieurs modules lumineux sont montés dans le boîtier.
Un module lumineux est de préférence un ensemble de composants solidaires les uns des autres. De préférence, un module lumineux peut être monté dans le boîtier d'un dispositif lumineux. De préférence, le module lumineux est configurés pour remplir ou participer à des fonction d'éclairage ou signalisation réglementaire. Lorsque le module lumineux participe à la réalisation d'une fonction de signalisation ou d'éclairage, il est entendu qu'au moins un autre module lumineux, par exemple compris dans un autre dispositif lumineux, complète la réalisation de la fonction.
Par des diodes électroluminescentes (ou LEDs), on entend des sources électroluminescentes émettant de la lumière incohérente, telle que connues comme étant bien adaptées à l'emploi pour des dispositifs lumineux de signalisation ou d'éclairage de véhicule automobile, par opposition aux sources laser (y compris de type diodes laser). En effet, les sources laser émettent une lumière temporellement et spatialement cohérente, et ont pour inconvénient de poser des risques pour la sécurité oculaire, devant être maîtrisés par des moyens complexes et coûteux.
On comprend que les circuits d'attaque sont connectés aux LEDs de leur secteur de sorte à les alimenter en puissance électrique, tout en modulant à haute fréquence, selon le code, la puissance reçue par les LEDs, de sorte que la lumière émise par la LED est modulée selon le code. De préférence, un circuit d'attaque peut fonctionner comme un interrupteur haute fréquence, apte à alternativement bloquer ou laisser passer une puissance électrique destinée à alimenter en puissance électrique les LEDs du secteur du circuit d'attaque. Alternativement, le circuit d'attaque est pourvu de moyens, passifs ou de préférence actifs, aptes à adapter la puissance électrique à fournir aux LEDs du secteur du circuit d'attaque en fonction du code reçu, de sorte à garantir la bonne transmission du code sous forme de lumière pulsée.
Les dispositifs lumineux selon l'invention remplissent ou au moins contribuent à des fonction d'éclairage et/ou de signalisation connues de l'homme du métier. Les fonction d'éclairage comprennent par exemple les fonctions de feu de route, de feu de brouillard avant et de feu de croisement. Les fonctions de signalisation comprennent par exemple les fonctions de feu de position (connu sous l'abbréviation de l'homme du métier sous l'appellation anglo-saxonne PL, pourPosition Light), d'indicateur de changement de direction, et de feu diurne (aussi connu de l'homme du métier sous l'appellation anglo-saxonne DRL, pourDaytime R unning Light). Lesdits feu diurnes et de position sont particulièrement avantageux pour une réalisation de l'invention car ces fonctions peuvent être réalisées par les même diodes électroluminescentes ; de la sorte, les mêmes diodes électroluminescentes peuvent contribuer à une fonction de détection la nuit et le jour, tout en accomplissant une fonction de signalisation réglementaire. On obtient ainsi un dispositif lumineux apte à contribuer à une fonction de détection, permettant d'éviter des coûts liés à un dispositif lumineux dédié à une fonction de détection tout en réalisant une fonction réglementaire.
Par ailleurs, le dispositif lumineux selon l'invention est particulièrement adapté à la réalisation d'une fonction DRL/PL complexe dans laquelle plusieurs secteurs comportant chacun une pluralité de LEDs sont employés à des fins de marquer un style distinctif du véhicule. Dans de tels dispositifs lumineux, il est courant de trouver de nombreuses LEDs réparties au sein du même module, par exemple au moins 12 LEDs, de préférence 30 LEDs, par exemple en lignes, en nappes, ou en grilles. Dans un dispositif selon l'invention, ces LEDs sont réparties entre plusieurs secteurs, chacun alimentés par un circuit d'attaque alimentant les LEDs du secteur respectif.
Un dispositif adapté à la réalisation d'une fonction de DRL/PL permet en effet de réaliser une fonction de détection à l'aide d'une grande partie des LEDs nécessaires à la fonction de signalisation. On entend par une grande partie plus de 50% des LEDs attribuées à la fonction transmettent le code, de préférence plus de 75%, de préférence l'ensemble des LEDs transmettent le code. Cela est particulièrement pertinent lorsque les LEDs sont semblables en termes de caractéristiques d'émission de flux et de courant d'activation. De la sorte, dans la mesure où la grande partie des LEDs participe à la fonction de signalisation éclairant des objets situés devant le véhicule automobile, la détection de la lumière pulsée des LEDs n'est pas perturbée par la détection d'une lumière non pulsée émise par la même fonction. Un rapport signal sur bruit de la réception du code lumineux par le capteur s'en trouve amélioré.
Alternativement, si la fonction lumineuse est réalisée par des LEDs dissemblables, il est avantageux que des LEDs représentant plus de de 50% du flux lumineux attribuées à la fonction transmettent le code, de préférence plus de 75% de ce flux, de préférence la totalité de ce flux.
De la même manière, il est avantageux de réaliser les fonctions d'éclairage telles que le feu de croisement et le feu de route avec des diodes électroluminescentes dont l'alimentation électrique est modulée à haute fréquence pour transmettre le code. Plusieurs diodes électroluminescentes sont usuellement employées pour la réalisation du feu de croisement et du feu de route, parfois au sein d'un même module lumineux, par exemple un module lumineux bifonction. Il est alors préféré d'employer au moins un circuit d'attaque apte à moduler à haute fréquence l'alimentation des LEDs d'un secteur regroupant des premières LEDs nécessaires à la fonction de feu de croisement, selon le code, et un circuit d'attaque apte à moduler à haute fréquence l'alimentation électrique des deuxièmes LEDs d'un secteur regroupant des LEDs nécessaires à la fonction de feu de route, selon le même code, de façon synchronisée avec l'alimentation électrique du secteur des première LEDs. Dans un autre exemple, la fonction de feu de route et/ou la fonction de feu de croisement comportent des LEDs individuellement activables et désactivables, par exemple pour émettre un feu de route partiel dans lequel des zones d'éclairage sont activées ou désactivées, ou, alternativement ou cumulativement, un feu de croisement dans lequel des LEDs correspondant à une coupure lumineuse sont activées ou désactivées de sorte à déplacer une zone centrale d'une zone de coupure horizontalement par rapport au véhicule lorsque le dispositif lumineux est monté sur le véhicule, et à réaliser ainsi une fonction de feu de croisement directif, connue sous l'appellation DBL (de l'abréviation anglo-saxonneDynamic Bending Light). De la sorte, dans la mesure où la grande partie des LEDs émet de la lumière pulsée modulée selon le code, la détection de la lumière pulsée des LEDs n'est pas perturbée par la détection d'une lumière non pulsée émise par la même fonction. Un rapport signal sur bruit de la réception du code lumineux par le capteur s'en trouve amélioré.
Avec des LEDs sectorisées et une boucle à verrouillage de retard connectée entre les circuits d'attaque des différents secteurs, le module lumineux de ce dispositif lumineux est capable d’émettre de façon synchrone tous les rayons lumineux formant le faisceau lumineux du dispositif lumineux, sans risque d’interférences. Le dispositif lumineux selon l’invention est ainsi adapté à la détection d’objet.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif lumineux selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la boucle à verrouillage de retard est connectée à une horloge interne de chacun des circuits d'attaque de sorte à caler l’horloge d’un circuit d'attaque en avance sur l’horloge d’un circuit d'attaque en retard.
- dans chaque secteur, les diodes électroluminescentes sont connectées au circuit d'attaque par des pistes conductrices, toutes les pistes conductrices d’un même secteur comportant une même longueur de piste de sorte que toutes les diodes électroluminescentes d’un même secteur sont commandées de façon synchrone par le circuit d'attaque.
- dans chaque secteur, la longueur des pistes conductrices est égale à la distance entre le circuit d'attaque et la diode électroluminescente la plus éloignée dudit circuit d'attaque, les pistes conductrices des diodes électroluminescentes les moins éloignées du circuit d'attaque formant des lignes à retard.
- le dispositif de réception comporte au moins un capteur de lumière et un filtre optique à lumière bleue.
- le dispositif de réception est relié à une unité de calcul assurant la détermination d’un temps de vol d’ondes de lumière pulsée modulée et d’une mesure de distance entre l’objet et le dispositif lumineux.
- pour chaque secteur de l'au moins un premier module lumineux, les diodes électroluminescentes des secteurs sont regroupées sur un même substrat, notamment de type FR4 ou SMI.
- pour chaque module lumineux, les diodes électroluminescentes d'un même module lumineux sont regroupées sur un même substrat, notamment de type FR4 ou SMI,
- le dispositif comprend, outre l'au moins un premier module lumineux, au moins un deuxième module lumineux relié à la boucle à verrouillage de retard de l'au moins un premier module lumineux.
Par caler l'horloge d'un circuit d'attaque en avance sur l’horloge d’un circuit d'attaque en retard, il est entendu que l'horloge des deux circuits sont ramenés à une même valeur d'horloge, de sorte que la modulation du code par les deux circuits d'attaque est simultanée, à un résidu près.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un système d'assistance à la conduite d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un premier et un second dispositif lumineux selon le premier aspect, combinés l’un avec l’autre pour la détection d’un même objet.
Un troisième aspect de l’invention concerne un système d’assistance à la conduite d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un premier dispositif de détection d’objet dans l’environnement du véhicule automobile, le dispositif lumineux selon le premier aspect constituant un deuxième dispositif de détection d’objet assurant une redondance au premier dispositif de détection d’objet.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles :
La représente, schématiquement un exemple de véhicule équipé de dispositifs lumineux selon l’invention ;
La représente schématiquement un exemple d’impulsions lumineuses modulées, émises par un dispositif lumineux selon l’invention ;
La représente schématiquement un exemple de signal de commande émis par un circuit d'attaque connecté à une boucle de verrouillage de retard selon l’invention ; et
La représente schématiquement un exemple d’un module lumineux comportant des circuits d'attaque connectés à une boucle de verrouillage de retard conformément à l’invention.
Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.
Un exemple de réalisation d’un dispositif lumineux selon l’invention est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.
Un exemple d’un véhicule automobile 10 équipé de deux dispositifs lumineux 100 selon l’invention est représenté sur la . Cet exemple montre un piéton 20 traversant devant le véhicule 10. Le véhicule 10 est équipé de deux dispositifs lumineux 100, par exemple des feux de jour, qui éclairent la scène de route SR à l’avant du véhicule. Les dispositifs lumineux 100 sont intégrés dans un système d’assistance à la conduite grâce auquel le piéton 20 peut être détecté.
Le dispositif lumineux 100 selon l’invention peut être n’importe quel dispositif d’éclairage de base présent sur un véhicule. Le dispositif lumineux 100 peut, par exemple, être un feu de jour, un feu de position, un feu de signalisation, une bande lumineuse latérale, une grille lumineuse avant ou n’importe quel autre moyen d’éclairage extérieur habituellement intégré sur un véhicule pour permettre sa visibilité sur la route ; le dispositif lumineux est alors utilisé pour la détection de piéton ou d’objet sur la scène de route ou dans l’environnement extérieur du véhicule. Le dispositif lumineux peut également être un dispositif d’éclairage interne au véhicule ; il peut alors être utilisé pour la détection d’objet ou de personne à l’intérieur du véhicule
Le dispositif lumineux 100 est utilisé pour émettre une lumière pulsée, modulée par un code lumineux à haute fréquence. Ce code lumineux est un code cyclique binaire composé d’une succession de 1 et de 0, les 1 correspondant à une impulsion, les 0 à une non-émission de lumière. Le faisceau lumineux émis par les LEDs contenues dans le dispositif lumineux est modulé pour transmettre le code lumineux. Les LEDs émettent ainsi une succession d’impulsion lumineuses à un rythme d’environ 10 à 20 ns, ce qui correspond à une haute fréquence de modulation de l'alimentation électrique des LEDs de 10 Mhz à 400MHz, de préférence 30MHz à 200MHz, de préférence 50 à 100 MHz. Un exemple d’un code est représenté sur la partie A de la et un exemple d’impulsions lumineuses correspondant à ce code est représenté sur la partie B de la . Il est à noter qu’en émettant à haute fréquence un faisceau lumineux modulé par ce code, l’œil humain ne perçoit pas cette modulation. Pour l’œil humain, le faisceau lumineux est continu ; le code lumineux est invisible. Le code lumineux émis via la modulation du faisceau lumineux peut donc être exploité pour de la détection d’objet.
Comme représenté schématiquement sur la , un dispositif lumineux 100 selon l’invention comporte plusieurs modules lumineux 110 qui comportent chacun au moins deux circuits d'attaque 120 et plusieurs LEDs 130 blanches, organisés en secteurs 151, 152, 153. Un circuit d'attaque 120, appelé aussi pilote, est un équipement permettant l'alimentation en courant continu des LEDs auquel il est connecté. Un circuit d'attaque 120 commande donc plusieurs LEDs 130. Selon l’invention, le module lumineux 110 comporte plusieurs secteurs 151, 152, 153, comportant chacun un circuit d'attaque 120 auquel sont connectées plusieurs LEDs 130. Dans l’exemple de la , le module lumineux 110 comporte trois secteurs 151, 152, 153, comportant chacun un circuit d'attaque 120 et trois LEDs 130. Un secteur 151, 152, 153 est une zone géographique du module lumineux dans laquelle un circuit d'attaque 120 est connecté à des LEDs 130, toutes positionnées dans l’environnement du circuit d'attaque 120, à des distances relativement peu éloignées dudit circuit d'attaque. L’organisation en secteurs des circuits d'attaque et des LEDs du module lumineux 110 permet de positionner un circuit d'attaque à une distance relativement réduite de chacune des LEDs. Ainsi, aucune LED 130 du module lumineux n’est éloignée du circuit d'attaque qui la commande ; toutes les LEDs 130 d’un même secteur 151, 152, 153 sont à des distances plus ou moins semblables du circuit d'attaque 120 qui les commande, ce qui limite ou même évite le risque de décalage temporel lors de l’émission des rayons lumineux de certaines des LEDs.
Dans l’exemple de la , le module lumineux 110 comporte trois circuits d'attaque et neuf LEDs organisés en trois secteurs. Bien entendu, le nombre de secteurs par module lumineux, le nombre de circuits d'attaque et le nombre de LEDs par secteur sont donnés uniquement à titre d’exemple et peuvent varier notamment en fonction du type de dispositif lumineux, des effets d’éclairage recherchés, de la disposition des LEDs, etc.
Quel que soit le nombre de secteurs 151, 152, 153 et/ou de circuits d'attaque 120, le module lumineux selon l’invention comporte une boucle à verrouillage de retard 140, appelée aussi DLL (pour « Delay-locked loop » en terminologie anglosaxonne). Une boucle à verrouillage de retard 140 est un circuit numérique permettant de changer la phase d'un signal d'horloge. Grâce à la DLL, les délais de propagation sont compensés, de sorte qu'il ne demeure qu'un faible décalage entre les signaux d'horloge de sortie.
Dans le module lumineux selon l’invention, la DLL 140 est connectée à chacun des circuits d'attaque 120 du module de sorte à rendre synchrone les commandes de tous les circuits d'attaque 120 dudit module. En effet, la DLL 140 est connectée à l’horloge interne de chacun des circuits d'attaque 120 du module lumineux 110 et surveille ces horloges internes pour déterminer si certaines de ces horloges internes sont en retard ou en avance sur les autres. Si un retard ou une avance d’une horloge interne est détecté par la DLL 140, alors celle-ci intervient sur la ou les horloges internes du/des circuits d'attaque 120 en avance pour caler ces horloges internes en avance sur l’horloge interne du circuit d'attaque le plus en retard. Autrement dit, la DLL 140 retarde les horloges internes des circuits d'attaque 120 en avance afin que tous les circuits d'attaque 120 soient calés sur l’horloge interne du circuit d'attaque 120 la plus en retard.
Dans l’exemple de la , la DLL 140 surveille l’horloge interne d’un premier circuit d'attaque (ligne de signal d’horloge S1) et l’horloge interne d’un second circuit d'attaque (ligne de signal d’horloge S2), représentée en fonction du temps t. Cette surveillance indique que le signal d’horloge S1 est en avance sur le signal d’horloge S2 : par exemple l’impulsion i11 du signal S1 est émise avant l’impulsion i21 du signal S2. La DLL 140 modifie alors la phase d’émission du signal d’horloge S1 pour que les impulsions du signal S1 soient synchrones avec celles du signal S2. Dans l’exemple de la , après calage des signaux d’horloges S1 et S2, l’impulsion i14 du signal S1 et l’impulsion i23 du signal DS2 sont émises simultanément : les signaux d’horloges S1 et S2 sont alors synchrones.
La DLL 140 surveille tous les circuits d'attaque 120 du module lumineux 110 de la même façon qu’expliqué ci-dessus et cale les horloges de tous ces circuits d'attaque de sorte à les rendre synchrones. Ainsi, tous les circuits d'attaque 120 du module lumineux 110 commandent simultanément les LEDs 130 auxquelles ils sont connectés. Les LEDs 130 étant toutes proches d’un circuit d'attaque, l’émission des différents rayons lumineux par ces LEDs est simultanée.
Toutefois, si l’organisation par secteurs nécessite que certaines LEDs 130 soient à une distance du circuit d'attaque 120 sensiblement différente des autres LEDs du même secteur, par exemple le secteur 151, le décalage temporel potentiellement engendré par cette différence de distance peut être empêché en connectant toutes les LEDs 130 du secteur 151 au circuit d'attaque 120 de ce secteur 151 au moyen de pistes conductrices de longueur identique. En effet, comme connu dans le domaine de dispositif lumineux pour véhicule automobile, les LEDs 130 et les circuits d'attaque 120 sont montés sur un substrat de type PCB (pour « Printed Circuit Board » en terminologie anglosaxonne) ou IMS (Substrat Métallisé Isolé) où les LEDs 130 sont connectées aux circuits d'attaque 120 chacune par une piste conductrice. Les pistes conductrices reliant chacune des LEDs 130 d’un secteur au circuit d'attaque 120 de ce secteur ont des longueurs égales.
Par exemple, dans le mode de réalisation de la , si les trois LEDs 130 du secteur 151 sont positionnées, par rapport au circuit d'attaque 120 dudit secteur 151, à des distances physiques non égales, elles peuvent toutes être connectées au circuit d'attaque 120 au moyen de pistes conductrices (non représentées) de longueurs égales. Toutes les pistes conductrices reliant les LEDs d’un même secteur au circuit d'attaque du secteur peuvent présenter une même longueur. La longueur de ces pistes conductrices est déterminée en fonction de la LED la plus éloignée du circuit d'attaque. Toutes les pistes conductrices ont ainsi une longueur égale à la longueur de la piste conductrice permettant de connecter le circuit d'attaque 120 à la LED la plus éloignée dudit circuit d'attaque. La piste conductrice reliant la LED 130 la plus éloignée au circuit d'attaque 120 est une piste conductrice classique ; les pistes conductrices qui relient le circuit d'attaque 120 aux LEDs les plus proches du circuit d'attaque 120, forment des lignes à retard. Toutes les LEDs 130 d’un même secteur 151, 152, 153 du module lumineux peuvent ainsi être connectées à équidistance du circuit d'attaque qui les commande.
La distance entre le circuit d'attaque et une LED est une distance physique, c'est-à-dire une longueur « point à point » déterminée entre la sortie de commande du circuit d'attaque et la borne d’entrée de la Led. La notion de « plus éloignée » doit donc être comprise en termes de distance physique, la LED la plus éloignée du circuit d'attaque étant la LED dont la distance au circuit d'attaque est la plus grande par rapport aux distances des autres LEDs au circuit d'attaque. De façon similaire, la notion de « plus proche » doit être comprise en termes de distance physique, la LED la plus proche du circuit d'attaque étant la LED dont la distance au circuit d'attaque est la plus courte par rapport aux distances des autres LEDs au circuit d'attaque.
Ainsi, la distance physique entre un circuit d'attaque 120 et les LEDs 130 qu’il commande peut varier, tandis que la distance de connexion entre ce circuit d'attaque 120 et ces LEDs 130 est égale.
En d’autres termes, puisque toutes les pistes conductrices sont de même longueur, les pistes conductrices des LEDs les plus proches du circuit d'attaque comportent des boucles et/ou des détours permettant de générer les lignes à retard. Ainsi, lorsque le circuit d'attaque 120 émet une commande d’émission de rayon lumineux, le signal de commande émis par le circuit d'attaque 120 est reçu simultanément par toutes les LEDs 130 connectées à ce circuit d'attaque. Les LEDs 130 d’un même secteur 151, 152, 153 émettent donc leur rayon lumineux en même temps, de façon synchronisée. En parallèle, les circuits d'attaque 120 des différents secteurs 151, 152, 153 sont également synchronisés au moyen de la DLL 140. Il existe ainsi un premier niveau de synchronisation au niveau de chaque secteur 151, 152, 153 et un deuxième niveau de synchronisation au niveau du module lumineux. Le faisceau lumineux émis par l’ensemble des LEDs 130 du module lumineux 110 est donc nécessairement synchrone, ce qui permet une modulation efficace du faisceau lumineux, avec tous les rayons lumineux des LEDs du module qui émettent simultanément le même bit du code lumineux.
Le module lumineux 110 tel qu’il vient d’être décrit permet l’émission d’un faisceau lumineux modulé de façon synchrone. Pour permettre la détection d’objet, ce module lumineux est associé à un dispositif de réception du faisceau lumineux réfléchi par l’objet (non visible sur les figures). Ce dispositif de réception est intégré dans le dispositif lumineux 100 de l’invention. Il permet de réceptionner les faisceaux lumineux après que ceux-ci ont été réfléchis par l’objet que l’on cherche à détecter. Ce dispositif de réception comporte un capteur ou un ensemble de capteurs de lumière ; ce/ces capteurs peuvent être, par exemple, des compteurs de photons, de préférence des diodes à avalanche. Les compteurs de photons sont de préférence répartis sur un même substrat à haute densité, de préférence de sorte à constituer une matrice de détection. Le capteur est de préférence associé à un filtre optique à lumière bleue, c'est-à-dire un filtre passe-bande adapté pour ne capter que la lumière de longueur d’onde bleue et supprimer toutes les autres longueurs d’ondes. En effet, les LEDs blanches adaptées à la signalisation comportent une puce électroluminescente émettant de la lumière bleue et sur laquelle est appliqué un phosphore adapté pour transformer une partie de la lumière bleue en une lumière jaune, le mélange des lumières bleue non transformée émise par la puce et jaune transformée par le phosphore résultant en une lumière blanche. De la même manière, les LEDs ambre adaptées à la signalisation comportent une puce émettant de la lumière bleue sur laquelle est appliqué un phosphore adapté. Le filtre optique à lumière bleue permet de séparer la lumière bleue correspondant à la majeure partie du faisceau lumineux, en particulier correspondant à la raie d'émission de la puce électroluminescente, envoyé par le module lumineux 110 et réfléchi par l’objet 20 du reste du spectre de la lumière provenant du soleil ou de toutes autres sources lumineuses extérieures émettant, dans l’environnement du véhicule, une lumière dans le domaine du visible. De la sorte, le rapport signal sur bruit de la détection est grandement amélioré.
Ce dispositif de réception est relié à une unité de calcul, montée dans le dispositif lumineux ou logée dans tout autre endroit du véhicule, de préférence directement montée sur le capteur, qui détermine le temps de vol du faisceau lumineux et en déduit une mesure de la distance entre le véhicule et l’objet détecté. Le temps de vol est le temps de propagation des ondes du faisceau lumineux émis par le module lumineux 110, dans l’environnement, c'est-à-dire le temps nécessaire au faisceau lumineux pour se propager jusqu’à l’objet et revenir jusqu’au dispositif de réception. La distance entre l’objet et le véhicule est déterminée à partir de ce temps de vol. On comprend alors que le fait que le faisceau lumineux soit émis par le module lumineux 110 de façon synchrone permet d’améliorer la détermination du temps de vol. On comprend aussi que la fonction « détection d’objet » peut être mise en œuvre par le dispositif lumineux 100 en parallèle de sa fonction standard d’éclairage.
Le dispositif lumineux 100 tel qu’il vient d’être décrit peut être utilisé seul pour de la détection d’objet, notamment si le dispositif lumineux est un dispositif d’éclairage intérieur au véhicule.
Le dispositif lumineux 100 peut également être utilisé en combinaison avec un autre dispositif lumineux semblable. Les deux dispositif lumineux 100, par exemple les deux dispositifs d’éclairage avant du véhicule, peuvent être combinés l’un avec l’autre pour la détection d’un même objet.
Le dispositif lumineux 100 peut aussi être intégré au sein d’un système d’assistance à la conduite d’un véhicule automobile. En effet, les systèmes d’assistance à la conduite nécessitent généralement la combinaison de deux, voire trois, dispositifs de détection d’objet distincts, c'est-à-dire fonctionnant suivant des technologies différentes. Ces dispositifs de détection d’objet doivent être complémentaires. Le dispositif lumineux selon l’invention peut constituer l’un de ces dispositifs de détection d’objet. Il présente l’avantage d’utiliser une technologie spécifique non encore utilisée puisqu’il assure la détection d’objet au moyen d’un faisceau lumineux du domaine du visible. Il présente l’avantage supplémentaire de ne pas ajouter de masse et d’encombrement puisqu’il utilise un dispositif d’éclairage déjà présent sur le véhicule. Il présente, de plus, l’avantage de pouvoir être mis en œuvre sur plusieurs dispositifs d’éclairage du même véhicule (pour la détection d’objet dans une même zone du véhicule ou dans des zones différentes) sans risque d’interférences, simplement en choisissant un code lumineux différent pour chacun des dispositifs lumineux utilisés.
Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, le dispositif lumineux selon l’invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention. Par exemple, à la lecture de la présente demande, l'homme du métier comprendra qu'il est aisé d'en appliquer les principes à d'autres dispositifs lumineux de l'extérieur du véhicule automobile, par exemple des feux de signalisation arrière du véhicule automobile.
Claims (9)
- Dispositif lumineux (100) pour véhicule automobile comportant :
- au moins un module lumineux (110) configuré pour émettre une lumière visible pulsée, modulée pour transmettre un code lumineux à haute fréquence, l'au moins un premier module lumineux (110) comportant au moins deux secteurs (151, 152, 153) regroupant chacun plusieurs diodes électroluminescentes (130) et un circuit d'attaque (120), chacune des diodes électroluminescentes étant électriquement alimentée par le circuit d'attaque (120) du secteur respectif, pour moduler selon le code à haute fréquence une puissance électrique reçue par les diodes électroluminescentes du secteur respectif afin d'émettre la lumière visible pulsée, et
- un dispositif de réception de la lumière émise par l'au moins un premier module lumineux (110), pour recevoir la lumière pulsée, modulée selon le code, après réflexion de la lumière pulsée émise par l'au moins un premier module lumineux sur un objet extérieur au véhicule (20),
- dans lequel la fréquence de modulation est supérieure à 10MHz, et
- Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la boucle à verrouillage de retard (140) est connectée à une horloge interne de chacun des circuits d'attaque (120) de sorte à caler l’horloge d’un circuit d'attaque en avance sur l’horloge d’un circuit d'attaque en retard.
- Dispositif lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans chaque secteur (151, 152, 153), les diodes électroluminescentes (130) sont connectées au circuit d'attaque par des pistes conductrices, toutes les pistes conductrices d’un même secteur comportant une même longueur de piste de sorte que toutes les diodes électroluminescentes (130) d’un même secteur (151, 152, 153) sont commandées de façon synchrone par le circuit d'attaque.
- Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, dans chaque secteur (151, 152, 153), la longueur des pistes conductrices est égale à la distance entre le circuit d'attaque (120) et la diode électroluminescente la plus éloignée dudit circuit d'attaque, les pistes conductrices des diodes électroluminescentes les moins éloignées du circuit d'attaque formant des lignes à retard.
- Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour chaque secteur de l'au moins un premier module lumineux, les diodes électroluminescentes (130) des secteurs sont regroupées sur un même substrat, notamment de type FR4 ou SMI.
- Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend, outre l'au moins un premier module lumineux, au moins un deuxième module lumineux relié à la boucle à verrouillage de retard de l'au moins un premier module lumineux.
- Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de réception comporte au moins un capteur de lumière et un filtre optique à lumière bleue.
- Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de réception est relié à une unité de calcul assurant la détermination d’un temps de vol d’ondes de lumière pulsée modulée et d’une mesure de distance entre l’objet (20) et le dispositif lumineux (100).
- Système d’assistance à la conduite d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un premier dispositif de détection d’un objet situé dans l’environnement du véhicule automobile, notamment un radar, un , le dispositif lumineux (100) selon l’une des revendications 1 à 6 constituant un deuxième dispositif de détection d’objet assurant une redondance au premier dispositif de détection d’objet.
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| FR2214674 | 2022-12-29 | ||
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