WO2019105588A1 - Module lumineux pour vehicule automobile, et dispositif d'eclairage et/ou de signalisation muni d'un tel module - Google Patents

Module lumineux pour vehicule automobile, et dispositif d'eclairage et/ou de signalisation muni d'un tel module Download PDF

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WO2019105588A1
WO2019105588A1 PCT/EP2018/025303 EP2018025303W WO2019105588A1 WO 2019105588 A1 WO2019105588 A1 WO 2019105588A1 EP 2018025303 W EP2018025303 W EP 2018025303W WO 2019105588 A1 WO2019105588 A1 WO 2019105588A1
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rays
impact surface
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Julien RIZZI
Fabrice EGAL
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Valeo Vision
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • Luminous module for a motor vehicle and lighting and / or signaling device equipped with such a module
  • the present invention relates in particular to a light module for a motor vehicle, and to a lighting and / or signaling device provided with such a module.
  • a preferred application relates to the automotive industry, for the equipment of vehicles, in particular for the production of devices capable of emitting light beams, also called lighting and / or signaling functions, generally meeting regulations.
  • the invention may allow the production of a beam of light, preferably highly resolved, pixelated type, especially for signaling and / or participation in lighting functions in the front of a vehicle. It can be used to display pictograms or variable patterns at a projection surface of the outgoing light.
  • Signaling and / or lighting lamps for motor vehicles are light devices that include one or more light sources and an ice that closes the fire.
  • the light source emits light rays to form a light beam that is directed towards the ice to produce an illuminating surface that transmits light to the outside of the vehicle.
  • These functions must comply with regulations regarding light intensity and visibility angles in particular.
  • the known lighting and signaling modules are heretofore provided for transmitting, for example:
  • a lighting beam for foggy weather characterized by a flat cut and a large width of illumination
  • FIG. 1 gives an example of implantation of a pixelized and digital imaging system in the form of a micro mirror array 13 in a projection module of a beam.
  • a light source 1 1 generates light rays in the direction of an optical device 12 for generating a beam that will impact a reflection face 14 of a matrix with micro-mirrors 13. According to the inclination of the mirrors, controlled, the light is either returned to the projection device 15, or returned to a dead zone so as not to participate in active illumination.
  • the patent document WO 2017 / Discloses a motor vehicle headlamp having a micro-mirror array and having a pair of light-emitting diode light sources each associated with a focusing lens of a light beam on the reflecting surface of the micro-mirror array.
  • This duplication of sources obviously increases the luminous flux coming out of the projector.
  • it inevitably increases the cost and bulk.
  • the present invention relates to a light module for a motor vehicle configured to produce an output beam, comprising a light source comprising at least one light-emitting diode, a pixelated and digital imaging system, and an input optical device. interposed, according to the path of the light rays from the light source between the light source and the pixelated and digital imaging system so as to transmit at least a portion, said transmitted portion, light rays from the light source to a surface impact device of the pixelated and digital imaging system, characterized in that it comprises a prism, comprising a first face, a second face and a third face, and configured to:
  • the light rays are deflected during their journey from the light source to the projection device at least partly through the prism.
  • the function of the prism comprises, upstream of the imaging system, a transmission of light rays from the source and, downstream of the imaging system, a total internal reflection allowing to make an angular modification of the rays, advantageously strong , so as to return the rays exiting the prism in the direction of the projection device.
  • the prism allows strong angular beam direction variations between the beam upstream of the imaging system and the beam downstream of the imaging system.
  • the present invention also relates to a lighting and / or signaling device of a motor vehicle equipped with at least one light module.
  • This device may comprise at least one additional module comprising at least one of an additional module configured to produce a base beam of passing beam and an additional module configured to produce a base beam of high beam.
  • the pixelated beam can be an effective complement to another beam, or several.
  • the device comprises an additional module configured to produce a dipped-beam base beam and an additional module configured to produce a main beam beam and in which the pixelated output beam of the module overlaps. partly at the same time the base beam of road light and / or the base beam of passing light.
  • the pixelated beam can thus be used both to perform a function of writing on the ground in the portion on horseback with the passing beam and to contribute to anti-glare high beam functions in the English language (Glare Free High Beam). ) or dynamic cornering light for the horseback portion with the high beam.
  • the present invention also relates to a vehicle equipped with at least one module and / or a device according to the present invention.
  • the module is such that the second face and the third face are carried by two planes perpendicular to each other.
  • it preferably comprises an optical projection device of the output beam receiving at least partially the at least a portion of the reflected rays.
  • the optical projection device has an optical axis perpendicular to the second face.
  • the projection optical device has an optical axis forming an obtuse angle with an average direction of the transmitted portion. This possibility is very useful for limiting the size and gives a great freedom of lens size for the optical input device.
  • the third face is parallel to the impact surface.
  • the third face comprises an antireflection coating. This avoids ghosting phenomena that can produce strong reflections back mirrors on the third side.
  • the prism is made of a material whose Abbe number is greater than or equal to 50. Good conditions of total internal reflection are guaranteed over the entire visible light domain.
  • the prism is made of PMMA or Crown glass. These materials are particularly economical.
  • a window is disposed between the impact surface and the third face.
  • a first face of the window is located opposite the impact surface and comprises an antireflection coating. This avoids ghosting phenomena that can produce strong reflections back mirrors on the glass.
  • the antireflection coating is configured to reflect less than 4%, preferably less than 2% of the light rays in the visible range.
  • the average direction of the transmitted portion forms, with a normal to the third face, an angle of between -20 ° and + 20 °.
  • the distance separating the impact surface and the third face is less than or equal to 2 mm, and preferably less than or equal to 1 mm.
  • the pixelated and digital imaging system comprises a matrix of micro-mirrors.
  • the output beam is configured to project at least one pictogram pattern.
  • the module is configured to project a light beam at the front of a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a diagram of a projection of a pixelated beam according to the state of the art
  • FIG. 2 represents an exemplary embodiment of the invention. Unless specifically indicated otherwise, technical features described in detail for a given embodiment may be combined with technical features described in the context of other embodiments described by way of example and not limitation.
  • the terms relating to verticality, horizontality and transversality, or their equivalents refer to the position in which the lighting module is intended to be mounted in a vehicle.
  • the terms “vertical” and “horizontal” are used in the present description to designate directions, in an orientation perpendicular to the horizon plane for the term “vertical”, and in an orientation parallel to the horizon plane for the term “horizontal”. They are to be considered in the operating conditions of the device in a vehicle.
  • the use of these words does not mean that slight variations around the vertical and horizontal directions are excluded from the invention. For example, an inclination relative to these directions of the order of + or - 10 ° is here considered as a minor variation around the two preferred directions.
  • the device of the invention incorporates at least one module for generating a pixelized beam type, but preferably also provides the projection of at least one other beam, through at least one other module.
  • the device of the invention can therefore be complex and associate several modules that can further optionally share components.
  • the term "passing beam” means a beam used during the presence of crossed and / or tracked vehicles and / or other elements (individuals, obstacles, etc.) on or near the roadway. .
  • This beam has a mean downward direction. It may be optionally characterized by a lack of light above a 1% downward incline on the traffic side in the other direction, and another inclined plane of 15 degrees with respect to the previous one. side of the traffic in the same direction, these two plans defining a break in accordance with European regulations. This upper descending cut is intended to avoid dazzling other users present in the road scene extending in front of the vehicle or on the sides of the road.
  • the passing beam formerly derived from a single projector, has evolved, the crossing function can be coupled with other lighting characteristics that are still considered as dipped beam functions within the meaning of the present invention.
  • BL Bit in English for cornering lighting
  • DBL Dynamic Bending Light in English for mobile lighting of turn
  • FBL Fiberd Bending Light in English for fixed lighting of bends
  • the basic road beam has the function of illuminating a wide area of the scene facing the vehicle, but also a substantial distance, typically about 200 meters.
  • This light beam by virtue of its lighting function, is located mainly above the horizon line. It may have a slightly ascending optical axis of illumination for example.
  • the device can also be used to form other lighting functions via or outside of those previously described.
  • one aspect of the invention relates to a module for generating an output beam of the pixelated type, that is to say processed by a pixelated and digital imaging system offering great flexibility, by the control of the imaging system, in terms of beam configurations actually planned.
  • pixelated and digital imaging system "pixilated ray imaging system” or their equivalents are defined as a system emitting a light beam, said light beam being formed of a plurality of sub-light beams each light sub-beam can be controlled independently of the other sub-light beams.
  • These systems can be, for example, micro-mirror matrices 23 as shown, liquid crystal devices, digital light processing (DLP) technology in Anglo-Saxon terms.
  • Micro-mirror matrices are also called, in English terms, "Digital Micromirror Device” (DMD).
  • Each independently controllable sub-beam forms a pixelated ray.
  • the control of the matrices of micro-mirrors is performed by a control electronics.
  • Each micro-mirror preferably has two operating positions. A so-called active position corresponds to an orientation of the micromirrors allowing reflection towards an output diopter of an incident light beam.
  • a so-called passive position corresponds to an orientation of the micromirrors allowing reflection towards an absorbing surface of an incident light beam, that is to say towards a direction different from that of the exit diopter.
  • this type of imaging system is implemented in mechanical microelectronic systems known by the term MEMS, which also includes in the present application so-called nano systems MS.
  • a light source 21 is used to illuminate an impact surface 24 of the pixelated imaging system, for example the reflecting surface of the micro-mirrors of a matrix of micro-mirrors 23, and the treated rays. by the pixelated imaging system are returned for projection, typically via an output optical element such as a projector lens or a projection lens.
  • the present invention can use light sources of the type LEDs still commonly called LEDs. It can possibly be organic LED (s). In particular, these LEDs may be provided with at least one chip capable of emitting a light intensity advantageously adjustable depending on the lighting function and / or signaling to achieve.
  • the term light source means here a set of at least one elementary source such as an LED capable of producing a flow leading to generating at the output of the module of the invention at least one light beam.
  • the output face of the source is of rectangular section, which is typical for LED chips.
  • the light source 21 is configured to produce a luminous flux greater than 3000 Im and for example of the order of 4000 Im.
  • Figure 2 shows an exemplary embodiment of the present invention which allows relative placement of the light source and improved input optical device relative to the state of the art.
  • a light source 21 which may be of the type previously indicated.
  • the light source 21 is configured to emit in a half space from an emissive zone of rectangular shape. At least a portion of the rays emitted by the source 21 are optically treated by an optical device 22.
  • the latter may comprise one or more lenses of more or less complex shape.
  • the optical device 22 takes the form of a lens having an input face 22a making it possible to admit the light rays coming from the source 21 and an output face 22b projecting towards the rest of the module .
  • the light rays first enter through a prism 26, via a first face 26a of the latter.
  • the angle formed between the first face 26a and the third face 26c is between 40 and 50 °, preferably between 44 and 46 °, more preferably it is 45 °, within manufacturing tolerances. This avoids generating field curvature aberrations in the rays reflected by the impact surface 24 to the inner side of the first face 26a and thus reduces the cost of the projection system because it will not require a correction element of these aberrations.
  • the first face 26a forms an acute angle with the mean direction of the part transmitted "a" light rays from the source 21. More preferably, the average direction and the normal to the first face 26a forms an angle of between -20 ° and + 20 °. This promotes the amount of flow retransmitted. 0 .
  • the third face 26c forms an acute angle with the mean direction of the transmitted portion "a" of the light rays coming from the source 21. More preferably, the average direction and the normal to the third face 26c forms an angle of between -20 ° and + 20 °. This greatly reduces the generation of parasitic rays during reflection on the impact surface 24 and promotes the emission of a pixelated beam with high contrast, which is desirable for an anti-glare function.
  • the prism 26 a transparent material and advantageously having a high Abbe number, preferably greater than or equal to 50. It may be Crown glass or polymethylmethacrylate. methyl (PMMA).
  • a prism material with an Abbe number greater than or equal to 50 will be preferred.
  • an angle between the first face 26a and the third face 26c ideally 45 ° and an illumination of the prism by the source 21 such that the average direction and the normal to the third face 26c forms an angle of between -20 ° and + 20 ° , ideally confused with the normal.
  • the light rays entering the prism 26, referenced “a" in FIG. 2, are directed towards a third face 26c of the prism 26 in front of which is located the imaging system, which is in the example shown a micro matrix 23.
  • the impact surface 24 (corresponding to the exposed surface of the micromirrors) is parallel to the third face 26c, the latter preferably being flat.
  • the impact surface 24 is protected by a window 27 whose first face 27a is located facing the impact surface 24.
  • a second face 27b of the window 27 is located opposite, and in contact or not, of the third face 26c.
  • the distance between the impact surface 24 and the third face 26c is limited and may for example be less than 2 mm or even 1 mm, and preferably 0.5 mm.
  • the presence of the window 27 can be used to adjust this spacing without risk of damaging the impact surface 24.
  • it also seeks to eliminate, or at least to limit, the parasitic effects that could produce a reflection on the third face 26c of the prism 26 or the first face 27a of the window of the rays having reached the impact surface 24 and having been reflected.
  • an antireflection coating 28 which may be of current design and in particular be configured to produce a maximum reflection of 4% or up to 2% in the visible spectrum.
  • the antireflection is chosen with a maximum reflection of 1% in the visible spectrum. In the context of use with a need for a high contrast, a maximum reflection of 0.2%, more preferably 0.1% in the visible spectrum will be preferred.
  • the impact surface 24 defined by the set of micro-mirrors is of rectangular shape. It extends preferably in a plane perpendicular to a plane carrying the second face 26b of the prism 26 and / or parallel to the optical axis of the projection device 25.
  • the rays are reflected, either to participate in the projected beam, or so as to be inactive. This is how the configuration of the pixelated beam can be controlled at will.
  • the active rays "c" are directed so as to enter the prism 26 again by the third face 26c. This ray path is configured for active rays "c" to reach the first face 26a again.
  • the angle of the rays relative to the first face 26a is such that it produces a total reflection internal to the prism 26 so as to form reflected rays "d" which are directed towards the second face 26b of the prism 26.
  • the outgoing rays "e” are directed to a projection device 25, which is or which typically includes a projection lens. In the illustrated case, it is a convex plane lens whose input face 25a is flat and the exit face 25b is convex.
  • the reference “f” represents an example of a projected ray.
  • the prism 26 is configured, in terms of angle and choice of materials, for the totality of the light rays coming from the input device 22 to be transmitted to the matrix of micro-mirrors 23 and for the totality of the light rays reflected by the latter is reflected by the first face 26a.
  • the area of the first face 26a through which the rays "a” enter the prism 26 and the area of the first face 26a by which the rays "c" reach again the first face 26a to be reflected may overlap.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

L'invention concerne un module lumineux pour véhicule comprenant une source lumineuse (21), un système d'imagerie pixélisée et digitale, et un dispositif optique d'entrée (22) intercalé, suivant le trajet des rayons issus de la source (21), entre le source (21) et le système d'imagerie pixélisée et digitale pour transmettre une partie transmise, des rayons issus de la source (21) vers le système d'imagerie pixélisée et digitale, il comporte un prisme (26), comprenant une première, une deuxième et une troisième faces (26a, 26b, 26c) et configuré pour: - transmettre entre les première et troisième faces (26a, 26c) des rayons de la partie transmise vers la surface d'impact (24); - former des rayons réfléchis par réflexion de rayons renvoyés par la surface d'impact (24), par réflexion totale interne sur la première face (26a); renvoyer des rayons réfléchis via la deuxième face (26b).

Description

« Module lumineux pour véhicule automobile, et dispositif d’éclairage et/ou de signalisation muni d’un tel module»
La présente invention est relative notamment à un module lumineux pour véhicule automobile, et à un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation muni d’un tel module.
Une application préférée concerne l’industrie automobile, pour l’équipement de véhicules, en particulier pour la réalisation de dispositifs susceptibles d’émettre des faisceaux lumineux, encore appelés fonctions d’éclairage et/ou de signalisation, répondant en général à des réglementations. Par exemple, l’invention peut permettre la production d’un faisceau lumineux, de préférence hautement résolu, de type pixélisé, notamment pour une signalisation et/ou la participation à des fonctions d’éclairage à l’avant d’un véhicule. Elle peut servir à l’affichage de pictogrammes ou de motifs variables au niveau d’une surface de projection de la lumière sortante.
Les feux de signalisation et/ou d’éclairage de véhicules automobiles, sont des dispositifs lumineux qui comprennent une ou plusieurs sources de lumière et une glace qui ferme le feu. De façon simplifiée, la source lumineuse émet des rayons lumineux pour former un faisceau lumineux qui est dirigé vers la glace afin de produire une plage éclairante qui transmet la lumière à l’extérieur du véhicule. Ces fonctions doivent répondre à des réglementations en matière d’intensité lumineuse et d’angles de visibilité notamment. Les modules d'éclairage et de signalisation connus sont jusqu'à présent prévus pour émettre par exemple :
- un faisceau de croisement, dirigé vers le bas, encore parfois appelé faisceau de code et utilisé en cas de présence d’autres véhicules sur la chaussée ;
- un faisceau de route dépourvu de coupure, et caractérisé par un éclairement maximal dans l'axe du véhicule ;
- un faisceau d'éclairage pour temps de brouillard, caractérisé par une coupure plate et une grande largeur d'éclairement ;
- un faisceau de signalisation pour la circulation en ville, encore appelé lampe de ville.
Récemment, on a développé des technologies permettant de produire un faisceau pixélisé ou segmenté haute définition, avec une définition d’au moins 1000 segments, notamment par l’intermédiaire de dispositifs micro ou nano électromécaniques appelés respectivement MEMS ou NEMS. De par la grande flexibilité de forme et de motif de faisceaux qu’ils permettent et parce que leur prix a tendance à diminuer, ces systèmes tendent à être implantés pour des fonctions de plus en plus importantes, notamment dans des projecteurs à l’avant des véhicules. La figure 1 donne un exemple d’implantation d’un système d’imagerie pixelisée et digitale sous forme d’une matrice à micro miroirs 13 dans un module de projection d’un faisceau. Une source lumineuse 1 1 génère des rayons lumineux en direction d’un dispositif optique 12 permettant de générer un faisceau qui va impacter une face de réflexion 14 d’une matrice à micro miroirs 13. Selon l’inclinaison des miroirs, contrôlée, la lumière est soit renvoyée vers le dispositif de projection 15, soit renvoyée dans une zone morte de sorte à ne pas participer à une illumination active.
Dans certains cas, cela suppose une illumination de sortie importante et notamment suffisante pour respecter des conditions réglementaires de flux lumineux. Atteindre une illumination importante est cependant difficile au regard de l’implantation illustrée à la figure 1 . On comprend aisément que le grossissement de la lentille servant au dispositif d’entrée 12 ou son rapprochement de la matrice de micro miroirs 13 pose rapidement un problème d’interférence avec la lentille utilisée comme dispositif de projection 15. Dans l’exemple représenté, l’enveloppe de faisceau délimitée par les rayons a1 , a2 est à la limite d’interférer avec le bord du dispositif de projection 15 ; de même, les rayons b1 , b2 renvoyés par la matrice 13 sont transmis par le dispositif 15 en rayons c1 , c2 à la limite d’interférer avec le dispositif d’entrée 12. Compte tenu de cette limitation, le document brevet WO 2017/143371 A1 divulgue un projecteur pour véhicule automobile comportant une matrice de micro miroirs et doté d’une paire de sources lumineuses à diodes électroluminescentes chacune associée à une lentille de focalisation d’un faisceau lumineux sur la surface de réflexion de la matrice de micro miroirs. Ce dédoublement de sources accroît évidemment le flux lumineux sortant du projecteur. Cependant, il augmente inévitablement le coût et l’encombrement.
Dans d’autres documents de brevet relatifs à des dispositifs de vidéoprojecteur ou de feux de véhicule automobile, tel que GB2418996, CN205388665U ou US2016241819, il a été proposé de combiner deux prismes ou comme dans US2013188156 un prisme avec un élément optique disposé à proximité afin d’optimiser le flux lumineux et de réduire l’encombrement Toutefois ces solutions génèrent du chromatisme qui doit être corrigé via un système optique de projection complexe et coûteux (nombre de lentilles et type de lentilles). En outre, dans les combinaisons de prisme, afin de respecter les conditions de réflexion totale interne, il est nécessaire de faire appel à des matériaux qui sont coûteux pour réaliser les prismes. La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de techniques actuelles et vise notamment à proposer un système optique plus simple, plus compact et plus économique.
La présente invention concerne, suivant un aspect, un module lumineux pour véhicule automobile configuré pour produire un faisceau de sortie, comprenant une source lumineuse comprenant au moins une diode électroluminescente, un système d’imagerie pixélisée et digitale, et un dispositif optique d’entrée intercalé, suivant le trajet des rayons lumineux issus de la source lumineuse entre la source lumineuse et le système d’imagerie pixélisée et digitale de sorte à transmettre au moins une partie, dite partie transmise, des rayons lumineux issus de la source lumineuse vers une surface d’impact du système d’imagerie pixélisée et digitale, caractérisé en ce qu’il comporte un prisme, comprenant une première face, une deuxième face et une troisième face, et configuré pour :
- transmettre entre la première face et la troisième face au moins une partie des rayons lumineux de la partie transmise vers la surface d’impact ;
- former des rayons réfléchis par réflexion d’au moins une partie de rayons lumineux renvoyés par la surface d’impact, par réflexion totale interne sur la première face ;
- renvoyer au moins une partie des rayons réfléchis vers une zone de projection via la deuxième face.
Ainsi, les rayons lumineux sont déviés au cours de leur trajet depuis la source lumineuse vers le dispositif de projection au moins en partie grâce au prisme. La fonction du prisme comprend, en amont du système d’imagerie, une transmission de rayons lumineux en provenance de la source et, en aval du système d’imagerie, une réflexion totale interne permettant d’opérer une modification angulaire des rayons, avantageusement forte, de sorte à renvoyer les rayons sortant du prisme en direction du dispositif de projection. Le prisme autorise de fortes variations angulaires de direction de faisceaux entre le faisceau en amont du système d’imagerie et le faisceau en aval de ce dernier.
On peut ainsi aisément régler la position et l’angle du dispositif optique situé en entrée, sans être gêné par des considérations d’encombrement relativement au dispositif optique de projection, contrairement à l’état de la technique illustré à la figure 1 . On peut avantageusement rapprocher le dispositif optique d’entrée du système d’imagerie et/ou accroître son diamètre (l’augmentation de l’illumination est directement liée à l’augmentation du diamètre d’une lentille). Ce faisant, l’efficacité lumineuse du faisceau impactant le système d’imagerie est plus élevée ce qui permet, malgré l’utilisation d’une source à diodes électroluminescentes, d’obtenir en sortie une illumination satisfaisante.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne également un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile équipé d’au moins un module lumineux. Ce dispositif peut comprendre au moins un module additionnel comprenant au moins l’un parmi un module additionnel configuré pour produire un faisceau de base de feu de croisement et un module additionnel configuré pour produire un faisceau de base de feu de route.
Avantageusement, le faisceau pixélisé peut être un complément efficace à un autre faisceau, voire plusieurs. Notamment, dans un cas préféré, le dispositif comprend un module additionnel configuré pour produire un faisceau de base de feu de croisement et un module additionnel configuré pour produire un faisceau de base de feu de route et dans lequel le faisceau pixélisé de sortie du module chevauche en partie à la fois le faisceau de base de feu de route et/ou le faisceau de base de feu de croisement. Le faisceau pixélisé peut ainsi être utilisé à la fois pour réaliser une fonction d’écriture au sol dans la portion à cheval avec le faisceau de croisement et pour contribuer à des fonctions de feu de route anti-éblouissant (Glare Free High Beam en langue anglaise) ou de feu de virage dynamique pour la portion à cheval avec le feu de route.
La présente invention concerne également un véhicule équipé d’au moins un module et/ou un dispositif selon la présente invention.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le module est tel que la deuxième face et la troisième face sont portées par deux plans perpendiculaires entre eux.
En outre, il comporte de préférence un dispositif optique de projection du faisceau de sortie recevant au moins partiellement la au moins une partie des rayons renvoyés.
Avantageusement, le dispositif optique de projection présente un axe optique perpendiculaire à la deuxième face.
Optionnellement, le dispositif optique de projection présente un axe optique formant un angle obtus avec une direction moyenne de la partie transmise. Cette possibilité est fort utile pour limiter l’encombrement et donne une grande liberté de taille de lentille pour le dispositif optique d’entrée.
Suivant un cas non limitatif, la troisième face est parallèle à la surface d’impact. Avantageusement et de préférence, la troisième face comporte un revêtement antireflet. On évite ainsi les phénomènes d’images fantômes que peuvent produire de fortes réflexions en retour des miroirs sur la troisième face.
Dans un mode de réalisation, le prisme est en un matériau dont le nombre d’Abbe est supérieur ou égal à 50. On garantit de bonnes conditions de réflexion totale interne sur l’ensemble du domaine lumineux du visible.
Avantageusement, le prisme est en PMMA ou en verre Crown. Ces matériaux sont particulièrement économiques.
Optionnellement, une vitre est disposée entre la surface d’impact et la troisième face.
Suivant un exemple, une première face de la vitre est située en regard de la surface d’impact et comprend un revêtement antireflet. On évite ainsi les phénomènes d’images fantômes que peuvent produire de fortes réflexions en retour des miroirs sur la vitre.
Avantageusement, le revêtement antireflet est configuré pour réfléchir moins de 4 %, de préférence moins de 2 % des rayons lumineux dans le domaine du visible.
Préférentiellement, la direction moyenne de la partie transmise forme, avec une normale à la troisième face, un angle compris entre -20° et + 20°.
Préférentiellement, la distance séparant la surface d’impact et la troisième face est inférieure ou égale à 2 mm, et de préférence inférieure ou égale à 1 mm.
Dans un mode de réalisation, le système d’imagerie pixélisée et digitale comprend une matrice de micro-miroirs.
Eventuellement, le faisceau de sortie est configuré pour projeter au moins un motif de pictogramme.
Dans un mode de réalisation préféré, le module est configuré pour projeter un faisceau lumineux à l’avant d’un véhicule automobile.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description exemplaire et des dessins parmi lesquels :
- la figure 1 montre une schématisation d’une projection d’un faisceau pixélisé selon l’état de la technique ;
- la figure 2 représente un exemple de réalisation de l’invention. Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées à des caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif.
Dans les caractéristiques exposées ci-après, les termes relatifs à la verticalité, l’horizontalité et à la transversalité, ou leurs équivalents, s’entendent par rapport à la position dans laquelle le module d’éclairage est destiné à être monté dans un véhicule. Les termes « vertical » et « horizontal » sont utilisés dans la présente description pour désigner des directions, suivant une orientation perpendiculaire au plan de l’horizon pour le terme « vertical », et suivant une orientation parallèle au plan de l’horizon pour le terme « horizontal ». Elles sont à considérer dans les conditions de fonctionnement du dispositif dans un véhicule. L’emploi de ces mots ne signifie pas que de légères variations autour des directions verticale et horizontale soient exclues de l’invention. Par exemple, une inclinaison relativement à ces directions de l’ordre de + ou - 10° est ici considérée comme une variation mineure autour des deux directions privilégiées.
Le dispositif de l’invention incorpore pour le moins un module permettant de générer un faisceau de type pixélisé, mais assure aussi de préférence la projection d’au moins un autre faisceau, par l’intermédiaire d’au moins un autre module. Le dispositif de l’invention peut donc être complexe et associer plusieurs modules qui peuvent en outre éventuellement partager des composants.
Dans le cadre de l’invention, on entend par faisceau de croisement, un faisceau employé lors de la présence de véhicules croisés et/ou suivis et/ou d’autres éléments (individus, obstacles...) sur la chaussée ou à proximité. Ce faisceau présente une direction moyenne descendante. Il peut être éventuellement caractérisé par une absence de lumière au-dessus d'un plan incliné de 1 % vers le bas du côté de la circulation dans l'autre sens, et d'un autre plan incliné de 15 degrés par rapport au précédent du côté de la circulation dans le même sens, ces deux plans définissant une coupure conforme à la réglementation européenne. Cette coupure supérieure descendante a pour but d'éviter d'éblouir les autres usagers présents dans la scène de route s'étendant devant le véhicule ou sur les bas-côtés de la route. Le faisceau de croisement, autrefois issu d’un projecteur simple, a connu des évolutions, la fonction de croisement pouvant être couplée avec d’autres caractéristiques d’éclairage qui sont encore considérés comme des fonctions de feu de croisement au sens de la présente invention.
Cela comprend notamment les fonctions suivantes :
- faisceau AFS (abréviation pour « Advanced Frontlighting System » en anglais), qui propose notamment d'autres types de faisceaux. Il s'agit notamment de la fonction dite BL (Bending Light en anglais pour éclairage de virage), qui peut se décomposer en une fonction dite DBL (Dynamic Bending Light en anglais pour éclairage mobile de virage) et une fonction dite FBL (Fixed Bending Light en anglais pour éclairage fixe de virage) ;
- faisceau dit Town Light en anglais, pour éclairage de ville. Cette fonction assure rélargissement d'un faisceau de type feu de croisement tout en diminuant légèrement sa portée ;
- faisceau dit Motorway Light en anglais, pour éclairage d'autoroute, réalise quant à elle la fonction autoroute. Cette fonction assure une augmentation de la portée d'un feu de croisement en concentrant le flux lumineux du feu de croisement au niveau de l'axe optique du dispositif projecteur considéré ;
- faisceau dit Overhead Light en anglais, pour feu de portique. Cette fonction assure une modification d'un faisceau de feu de croisement typique de telle sorte que des portiques de signalisation situés au-dessus de la route soient éclairés de façon satisfaisante au moyen des feux de croisement ;
- faisceau dit AWL (Adverse Weather Light en anglais, pour feu de mauvais temps).
Le faisceau de route de base a pour fonction d’éclairer sur une large étendue la scène face au véhicule, mais également sur une distance conséquente, typiquement environ 200 mètres. Ce faisceau lumineux, de par sa fonction d’éclairage, se situe principalement au-dessus de la ligne d’horizon. Il peut présenter un axe optique d’éclairement légèrement ascendant par exemple.
Le dispositif peut aussi servir à former d’autres fonctions d’éclairage via ou en- dehors de celles décrites précédemment.
Comme indiqué précédemment, un aspect de l’invention concerne un module permettant la génération d’un faisceau de sortie du type pixélisé, c’est-à-dire traité par un système d’imagerie pixélisée et digitale offrant une grande flexibilité, par la commande du système d’imagerie, en termes de configurations de faisceaux effectivement projetés. Les termes « système d’imagerie pixélisée et digitale », « système d’imagerie à rayons pixélisés » ou leurs équivalents ont pour définition un système émetteur d’un faisceau lumineux, ledit faisceau lumineux étant formé d’une pluralité de sous-faisceaux lumineux, chaque sous-faisceau lumineux pouvant être piloté indépendamment des autres sous-faisceaux lumineux. Ces systèmes peuvent être par exemple des matrices à micro-miroirs 23 comme représenté, des dispositifs à cristaux liquides, une technologie de traitement numérique de la lumière (Digital Light Processing (DLP) en termes Anglo-Saxon). Les matrices à micro-miroirs sont aussi appelées, en termes anglo-saxon, « Digital Micromirror Device » (DMD).
Chaque sous-faisceau pilotable indépendamment forme un rayon pixélisé. Le pilotage des matrices de micro-miroirs est effectué par une électronique de pilotage. Chaque micro-miroir dispose de manière préférentielle de deux positions de fonctionnement. Une position dite active correspond à une orientation des micro-miroirs permettant la réflexion vers un dioptre de sortie d'un faisceau lumineux incident. Une position dite passive correspond à une orientation des micro-miroirs permettant la réflexion vers une surface absorbante d'un faisceau lumineux incident, c'est à dire vers une direction différente de celle du dioptre de sortie. D’une manière générale, ce type de système d’imagerie est implémenté dans des systèmes micro-électroniques mécaniques connus sous le vocable MEMS, qui inclut aussi dans la présente demande les nano systèmes dits NE MS.
De façon connue en soi, on utilise une source lumineuse 21 pour illuminer une surface d’impact 24 du système d’imagerie pixélisée, par exemple la face réfléchissante des micro-miroirs d’une matrice de micro-miroirs 23, et les rayons traités par le système d’imagerie pixélisée sont renvoyés pour être projetés, généralement par l’intermédiaire d’un élément optique de sortie tel qu’une glace de projecteur ou une lentille de projection. D’une manière générale, la présente invention peut utiliser des sources lumineuses du type diodes électroluminescentes encore communément appelées LEDs. Il peut éventuellement s’agir de LED(s) organique(s). Notamment, ces LEDs peuvent être dotées d’au moins une puce apte à émettre une lumière d’intensité avantageusement ajustable selon la fonction d’éclairage et/ou de signalisation à réaliser. Par ailleurs, le terme source lumineuse s’entend ici d’un ensemble d’au moins une source élémentaire telle une LED apte à produire un flux conduisant à générer en sortie du module de l’invention au moins un faisceau lumineux. Dans un mode avantageux, la face de sortie de la source est de section rectangulaire, ce qui est typique pour des puces à LEDs. À titre non limitatif, la source lumineuse 21 est configurée pour produire un flux lumineux supérieur à 3000 Im et par exemple de l’ordre de 4000 Im.
On comprend tout l’intérêt des faisceaux pixélisés dans le domaine automobile et la démultiplication des fonctionnalités qu’ils permettent. Néanmoins, leur intégration dans les véhicules de façon concomitante avec les systèmes de projection d’autres faisceaux est encore largement inexplorée et induit de fortes contraintes d’encombrement.
La figure 2 présente un exemple de réalisation de la présente invention qui permet un placement relatif de la source lumineuse et du dispositif optique d’entrée améliorée relativement à l’état la technique.
D’amont en aval suivant le trajet des rayons lumineux, on note la présence d’une source lumineuse 21 , qui peut être du type précédemment indiqué. De préférence, la source lumineuse 21 est configurée pour émettre dans un demi-espace à partir d’une zone émissive de forme rectangulaire. Au moins une partie des rayons émis par la source 21 est traitée optiquement par un dispositif optique 22. Ce dernier peut comprendre une ou plusieurs lentilles de forme plus ou moins complexes.
A la figure 2, le dispositif optique 22 prend la forme d’une lentille présentant une face d’entrée 22a permettant d’admettre les rayons lumineux issus de la source 21 et une face de sortie 22b assurant la projection en direction du reste du module. En sortie du dispositif optique 17, au moins une partie référencée « a » appelée partie transmise des rayons traités est destinée à impacter la surface du système d’imagerie pixélisée et digitale, ici une matrice de micro-miroirs 23. Cependant, selon l’invention, les rayons lumineux entrent d’abord par un prisme 26, par l’intermédiaire d’une première face 26a de ce dernier.
De préférence, l’angle formé entre la première face 26a et la troisième face 26c est compris entre 40 et 50°, préférentiellement entre 44 et 46°, plus préférentiellement il est de 45°, aux tolérances de fabrication près. Cela évite de générer des aberrations de courbure de champ dans les rayons réfléchis par la surface d’impact 24 vers le côté interne de la première face 26a et donc réduit le coût du système de projection car il ne nécessitera pas d’élément de correction de ces aberrations.
Dans une configuration du module dédiée à une fonction d’écriture au sol ; de préférence, la première face 26a forme un angle aigu avec la direction moyenne de la partie transmise « a » des rayons lumineux venant de la source 21 . Plus préférentiellement, la direction moyenne et la normale à la première face 26a forme un angle compris entre -20° et + 20°. On favorise ainsi la quantité de flux retransmise.0.
Dans une configuration du module comportant une fonction de feu de route anti éblouissant; de préférence, la troisième face 26c forme un angle aigu avec la direction moyenne de la partie transmise « a » des rayons lumineux venant de la source 21 . Plus préférentiellement, la direction moyenne et la normale à la troisième face 26c forme un angle compris entre -20° et + 20°. On réduit ainsi très fortement la génération de rayons parasites lors de la réflexion sur la surface d’impact 24 et on favorise l’émission d’un faisceau pixélisé à fort contraste, ce qui est souhaitable pour un fonction anti éblouissement.
D’une manière générale, il est souhaitable d’utiliser pour le prisme 26 un matériau transparent et présentant avantageusement un nombre d’Abbe élevé, de préférence supérieur ou égal à 50. Il peut s’agir de verre Crown ou encore de polyméthacrylate de méthyle (PMMA).
Afin d’optimiser le module pixélisé pour une utilisation à la fois pour des fonctions d’écriture au sol et de fonction de feu de route anti-éblouissement, on privilégiera un matériau du prisme avec un nombre d’Abbe supérieur ou égal à 50, un angle entre la première face 26a et la troisième face 26c idéalement de 45° et une illumination du prisme par la source 21 telle que la direction moyenne et la normale à la troisième face 26c forme un angle compris entre -20° et + 20°, idéalement confondue avec la normale.
Les rayons lumineux entrant dans le prisme 26, référencés « a » en figure 2, sont dirigés vers une troisième face 26c du prisme 26 au regard de laquelle est situé le système d’imagerie, qui est dans l’exemple représenté une matrice de micro-miroirs 23. Avantageusement, la surface d’impact 24 (correspondant à la surface exposée des micro-miroirs) est parallèle à la troisième face 26c, cette dernière étant de préférence plane. Avantageusement, la surface d’impact 24 est protégée par une vitre 27 dont une première face 27a est située en regard de la surface d’impact 24. Une deuxième face 27b de la vitre 27 est située en regard, et au contact ou non, de la troisième face 26c. Avantageusement, la distance séparant la surface d’impact 24 et la troisième face 26c est limitée et peut par exemple être inférieure à 2 mm voire à 1 mm, et de préférence de 0,5 mm. La présence de la vitre 27 peut servir à régler cet écartement sans risque d’endommager la surface d’impact 24. Dans le mode de réalisation illustré, on cherche par ailleurs à éliminer, ou pour le moins à limiter, les effets parasites que pourrait produire une réflexion sur la troisième face 26c du prisme 26 ou la première face 27a de la vitre des rayons ayant atteint la surface d’impact 24 et ayant été réfléchis. À cet effet, il est avantageux de munir au moins la troisième face 26c du prisme 26, avantageusement également la vitre 27, d’un revêtement antireflet 28 qui pourra être de conception courante et notamment être configuré pour produire une réflexion au maximum de 4 %, voire au maximum de 2 % dans le spectre du visible. Préférentiellement l’antireflet est choisi avec une réflexion maximale de 1 % dans le spectre du visible. Dans le cadre d’une utilisation avec une nécessité d’un contraste élevé, on privilégiera une réflexion maximale de 0,2 %, plus préférentiellement de 0,1 % dans le spectre du visible.
De préférence, la surface d’impact 24 définie par l’ensemble des micro-miroirs est de forme rectangulaire. Elle s’étend de préférence dans un plan perpendiculaire à un plan portant la deuxième face 26b du prisme 26 et/ou parallèle à l’axe optique du dispositif de projection 25.
Selon l’orientation des miroirs, les rayons sont réfléchis, soit de manière à participer au faisceau projeté, soit de manière à être inactifs. C’est ainsi que la configuration du faisceau pixélisé peut être contrôlée à volonté. Dans le cas représenté, les rayons actifs « c » sont dirigés de sorte à entrer à nouveau dans le prisme 26 par la troisième face 26c. Ce chemin des rayons est configuré pour que les rayons actifs « c » atteignent à nouveau la première face 26a. Cependant, cette fois, l’angle des rayons relativement à la première face 26a est tel que ce produit une réflexion totale interne au prisme 26 de sorte à former des rayons réfléchis « d » qui sont dirigés vers la deuxième face 26b du prisme 26.
Les rayons sortants « e » sont dirigés vers un dispositif de projection 25, qui est ou qui comprend typiquement une lentille de projection. Dans le cas illustré, il s’agit d’une lentille plan convexe, dont la face d’entrée 25a est plane et la face de sortie 25b est convexe. La référence « f » représente un exemple de rayon projeté.
Avantageusement, le prisme 26 est configuré, en termes d’angle et de choix de matériaux, pour que la totalité des rayons lumineux issus du dispositif d’entrée 22 soit transmise à la matrice de micro miroirs 23 et pour que la totalité des rayons lumineux réfléchis par cette dernière soit réfléchie par la première face 26a. On notera que la zone de la première face 26a par laquelle les rayons « a » entrent dans le prisme 26 et la zone de la première face 26a par laquelle les rayons « c » atteignent à nouveau la première face 26a pour être réfléchis, peuvent se chevaucher.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais s’étend à tout mode de réalisation conforme à son esprit.
REFERENCES
1 1 . Source lumineuse
12. Dispositif optique
13. Matrice de micro-miroirs
14. Face de réflexion
15. Dispositif optique de projection
21 . Source lumineuse
22. Dispositif optique d’entrée
22a. Face d’entrée
22b. Face de sortie
23. Matrice de micro-miroirs
24. Surface d’impact
25. Dispositif optique de projection
25a. Face d’entrée
25b. Face de sortie
26. Prisme
26a. Première face
26b. Deuxième face
26c. Troisième face
27. Vitre
27a. Première face
27b. Deuxième face
28. Revêtement antireflets
29. Axe optique

Claims

REVENDICATIONS
1 . Module lumineux pour véhicule automobile configuré pour produire un faisceau de sortie, comprenant une source lumineuse (21 ) comprenant au moins une diode électroluminescente, un système d’imagerie pixélisée et digitale, et un dispositif optique d’entrée (22) intercalé, suivant le trajet des rayons lumineux issus de la source lumineuse (21 ), entre le source lumineuse (21 ) et le système d’imagerie pixélisée et digitale de sorte à transmettre au moins une partie, dite partie transmise, des rayons lumineux issus de la source lumineuse (21 ) vers une surface d’impact (24) du système d’imagerie pixélisée et digitale, caractérisé en ce qu’il comporte un prisme (26), comprenant une première face (26a), une deuxième face (26b) et une troisième face (26c), et configuré pour :
- transmettre entre la première face (26a) et la troisième face (26c) au moins une partie des rayons lumineux de la partie transmise vers la surface d’impact (24) ;
- former des rayons réfléchis par réflexion d’au moins une partie de rayons lumineux renvoyés par la surface d’impact (24), par réflexion totale interne sur la première face (26a) ;
renvoyer au moins une partie des rayons réfléchis vers une zone de projection via la deuxième face (26b).
2. Module selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième face (26b) et la troisième face (26c) sont portées par deux plans perpendiculaires entre eux. 3. Module selon l’une des revendications précédentes, comportant en outre un dispositif optique de projection (15) du faisceau de sortie recevant au moins partiellement là au moins une partie des rayons renvoyés.
4. Module selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif optique de projection (15) présente un axe optique (29) perpendiculaire à la deuxième face (26b).
5. Module selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel le dispositif optique de projection (15) présente un axe optique (29) formant un angle obtus avec une direction moyenne de la partie transmise.
6. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la troisième face (26c) est parallèle à la surface d’impact (24).
7. Module selon la revendication précédente, dans lequel la troisième face (26c) du prisme située en regard de la surface d’impact (24) comprend un revêtement antireflet (28).
8. Module selon la revendication précédente, dans lequel le revêtement antireflet (28) est configuré pour réfléchir moins de 4 %, de préférence moins de 2 % des rayons lumineux dans le domaine du visible.
9. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le prisme
(26) est en un matériau dont le nombre d’Abbe est supérieur ou égal à 50.
10. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le prisme (26) est en PMMA ou en verre Crown.
1 1 . Module selon l’une des revendications précédentes, comportant une vitre
(27) disposée entre la surface d’impact (24) et la troisième face (26c).
12. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la direction moyenne de la partie transmise forme, avec une normale à la troisième face (26c), un angle compris entre -20° et + 20°.
13. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système d’imagerie pixélisée et digitale comprend une matrice de micro-miroirs (23).
14. Module selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le faisceau de sortie est configuré pour projeter au moins un motif de pictogramme.
15. Module selon l’une des revendications précédentes, configuré pour projeter un faisceau lumineux à l’avant d’un véhicule automobile. 16. Dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile équipé d’au moins un module selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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