FR3083942A1 - Systeme de communication optique sans fil pour vehicule - Google Patents

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Francois-Xavier AMIEL
Samira MBATA
Thomas Canonne
Van-Thai HOANG
Nicolas Lefaudeux
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Abstract

La présente invention concerne un système de communication optique sans fil pour véhicule 2. Le système comprend un dispositif photonique et une électronique de contrôle configurée pour contrôler le dispositif photonique. Le dispositif photonique comprend une pluralité de composants photoniques arrangés en une matrice bidimensionnelle et l'électronique de contrôle est configurée pour contrôler individuellement ou par groupe les composants photoniques de la pluralité de composants photoniques. Chaque composant photonique ou chaque groupe de composants photoniques est configuré, le cas échéant conjointement avec une optique, de sorte à émettre et/ou recevoir au moins un signal de communication optique sans fil selon une direction de propagation discriminable relativement à une direction de propagation de signaux de communication optiques sans fil émis et/ou reçus, respectivement, par au moins un autre composant photonique ou par au moins un autre groupe de composants photoniques de la pluralité de composants photoniques.

Description

La présente invention concerne un système de communication optique sans fil pour véhicule 2. Le système comprend un dispositif photonique et une électronique de contrôle configurée pour contrôler le dispositif photonique. Le dispositif photonique comprend une pluralité de composants photoniques arrangés en une matrice bidimensionnelle et l'électronique de contrôle est configurée pour contrôler individuellement ou par groupe les composants photoniques de la pluralité de composants photoniques. Chaque composant photonique ou chaque groupe de composants photoniques est configuré, le cas échéant conjointement avec une optique, de sorte à émettre et/ou recevoir au moins un signal de communication optique sans fil selon une direction de propagation discriminable relativement à une direction de propagation de signaux de communication optiques sans fil émis et/ou reçus, respectivement, par au moins un autre composant photonique ou par au moins un autre groupe de composants photoniques de la pluralité de composants photoniques.
Figure FR3083942A1_D0001
Illllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll « Système de communication optique sans fil pour véhicule »
La présente invention est relative au domaine émergeant des communications impliquant des véhicules automobiles. Dans ce domaine, où des véhicules communiquent entre eux ou avec des infrastructures, se posent des problèmes liés à la sécurité cybernétique, à l’intégrité des données communiquées et à la pollution électromagnétique.
Plusieurs techniques de communication impliquant des véhicules automobiles sont connues parmi lesquelles certaines mettent en œuvre la technologie Wifi™, d’autres mettent en œuvre la technologie Bluetooth®, et d’autres encore mettent en œuvre une technologie de communication optique sans fil (ou OWC pour « optical wireless communication » selon la terminologie anglo-saxonne). Ces techniques ont en commun l’émission de signaux de communication selon un spectre de diffusion spatial étendu, voire omnidirectionnei. Dès lors, il est possible que les signaux soient reçus, voire lus, par d’autres véhicules ou infrastructures que les véhicules ou infrastructures auxquels ces signaux sont adressés. De même, il est possible que des véhicules ou des infrastructures auxquels sont adressés ces signaux ne puissent pas discriminer le véhicule les ayant émis parmi une pluralité de véhicules émettant éventuellement chacun des signaux de communication. En outre, des problèmes de pollution électromagnétique et de congestion de largeur de bande émergent également, notamment du fait de la nature diffuse des technologies de communication mises en œuvre.
La présente invention concerne plus particulièrement un système de communication optique sans fil pour véhicule et une optique de véhicule munie d’un tel système.
Un tel système de communication est connu qui met en œuvre un procédé de communication entre un véhicule automobile émetteur comportant au moins un dispositif lumineux et une cible. Le procédé comporte essentiellement une étape consistant à moduler automatiquement un signal lumineux émis par le dispositif lumineux en vue d'une communication entre le véhicule et la cible, le dispositif lumineux étant choisi parmi : un dispositif d'éclairage, un feu de jour (DRL) et un feu de position.
Un problème de ce type de systèmes découle de ce que les signaux de communication des systèmes de communication peuvent être reçus, voire lus, par d’autres véhicules ou infrastructures que les véhicules ou infrastructures auxquels ces signaux sont adressés. Il découle également de ce que, selon les systèmes de communication de l’art antérieur, des véhicules ou des infrastructures recevant des signaux de communication ne peuvent pas en déterminer l’émetteur de façon univoque. Ainsi, les signaux de communication peuvent être lus par des systèmes non destinataires ou reçus depuis un émetteur indéterminé, ce qui rend les systèmes de communication actuels inefficaces et sujets au piratage.
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux limitations des techniques actuelles.
A cette fin, un premier aspect de la présente invention concerne un système de communication optique sans fil pour véhicule, le système comprenant au moins un dispositif photonique et une électronique de contrôle configurée pour contrôler ledit au moins un dispositif photonique. Le système de communication est essentiellement tel que ledit au moins un dispositif photonique comprend une pluralité de composants photoniques et que l’électronique de contrôle est configurée pour contrôler individuellement ou par groupe les composants photoniques de la pluralité de composants photoniques, chaque composant photonique ou chaque groupe de composants photoniques étant configuré de sorte à émettre et/ou recevoir au moins un signal de communication optique sans fil selon une direction de propagation discriminable relativement à une direction de propagation de signaux de communication optiques sans fil émis et/ou reçus, respectivement, par au moins un autre composant photonique ou par au moins un autre groupe de composants photoniques de la pluralité de composants photoniques.
Ainsi, l’invention prévoit que la direction de propagation des signaux de communication fasse partie d’un ensemble de caractéristiques d'émission de chaque composant photonique ou d’un groupe déterminé de composants photoniques.
Par ailleurs, le dispositif photonique du système de communication selon le premier aspect de l’invention peut être en outre configuré pour éclairer une région située autour du véhicuie différemment en fonction de l'activation des composants photoniques, notamment pour générer des faisceaux bas (feu de croisement) ou haut (feu de route) avec ce seul dispositif ; ceci nécessite qu’au moins certains des composants photoniques aient une directivité d’émission relativement différente des autres. En revanche, de telles fonctions d’éclairage du dispositif photonique ne nécessitent pas pour autant à elles seules que les signaux lumineux soient émis et/ou reçus par un composant photonique ou un groupe de composant photoniques selon une direction de propagation discriminable relativement à une direction de propagation de signaux iumineux émis et/ou reçus, respectivement, par au moins un autre composant photonique ou par au moins un autre groupe de composants photoniques.
On entend par « discriminable » la qualité de ce qui peut être discriminé, différencié, distingué.
Grâce au système selon le premier aspect de l’invention, les signaux de communication peuvent être émis spécifiquement vers une ou plusieurs cibles ou reçus depuis un ou plusieurs émetteurs identifiés, respectivement pour être reçus, voire lus, uniquement par cette/ces cible(s) ou pour savoir sans ambigüité de quel émetteur provient tel message.
Ainsi, la réception des signaux de communication par d’autres cibles que celle(s) à qui ces signaux sont adressés est rendue évitable.
L’invention permet également, par la discriminabilité (ou la capacité de discrimination) des réceptions signalétiques, que des véhicules ou des infrastructures recevant des signaux de communication puissent en déterminer l’émetteur de façon univoque.
Ainsi, il est possible d’éviter que des signaux de communication puissent être reçus, voire lus, par des systèmes non destinataires ou reçus depuis un émetteur indéterminé, ce qui rend le système de communication selon le premier aspect de l’invention efficace et plus résistant au piratage.
En outre, la pollution électromagnétique et la congestion de largeur de bande induites par l’utilisation des techniques de communication de l’art antérieur, notamment du fait de leur nature diffuse, sont significativement réduites.
Par exemple, les composants photoniques d’une même pluralité sont arrangés en une matrice bidimensionnelle.
Le cas échéant, les composants photoniques de l’au moins une pluralité sont configurés conjointement avec une optique de mise en forme du dispositif photonique.
Selon une particularité, la pluralité de composants photoniques comprend au moins un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil selon un premier cône d’émission et au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil selon un deuxième cône d’émission ; les premier et deuxième cônes d’émission sont distincts entre eux.
Selon une autre particularité, la pluralité de composants photoniques comprend au moins un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour recevoir un signal de communication optique sans fil selon un premier cône de réception et au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour recevoir un signal de communication optique sans fil selon un deuxième cône de réception ; les premier et deuxième cônes de réception sont distincts entre eux.
De préférence, les premier et deuxième cônes d’émission et/ou de réception sont distincts entre eux au moins sur une distance de communication effective, par exemple maximale, du système de communication.
Selon une autre particularité, la pluralité de composants photoniques comprend au moins un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour émettre des signaux de communication optiques sans fil successifs et l’électronique de contrôle est en outre configurée pour contrôler au moins l’une parmi une intensité et une durée de chaque signal, et une fréquence de succession des signaux de communication optiques entre eux.
Le système de communication selon le premier aspect de l’invention permet ainsi un codage de l’information émise et/ou reçue.
Selon une autre particularité, la fréquence de succession des signaux de communication optiques entre eux est paramétrée de sorte qu’elle permette la transmission d’un nombre de données significatif en un intervalle de temps réduit. Ceci peut s’avérer nécessaire lorsque les véhicules communiquant entre eux se déplacent l’un par rapport à l’autre à une vitesse relative significative ou lorsque le véhicule communiquant avec une infrastructure située par exemple sur le bord de route se déplace à une vitesse significative.
Selon une autre particularité, la pluralité de composants photoniques comprend au moins l’un parmi un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil dont la longueur d’onde appartient au spectre visible par l’humain et au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil hors du spectre visible par l’humain, par exemple dans l’infra-rouge ou Γultra-violet.
Le système de communication selon le premier aspect de l’invention permet ainsi l’utilisation de signaux de communication appartenant à différents spectres.
Selon une autre particularité, la pluralité de composants photoniques comprend au moins un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil dont la longueur d’onde appartient au spectre visible par l’humain, ledit signal de communication optique sans fil étant paramétré de sorte à participer, concomitamment ou successivement à sa fonction de communication, à au moins une fonction photométrique réglementaire choisie parmi une fonction de feux de route, une fonction de feux de croisement, une fonction de feux de circulation diurne, une fonction de feux de position et une fonction d’éclairage antibrouillard.
Le même dispositif photonique permet ainsi d’assurer à la fois la fonction de communication d’informations à un autre véhicule ou à une infrastructure et une fonction photométrique règlementaire.
Selon une autre particularité, la pluralité de composants photoniques comprend au moins un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour successivement émettre et recevoir l’au moins un signal de communication optique sans fil.
Un même composant photonique peut ainsi être configuré pour fonctionner en émission, puis en réception, ou inversement, d’un signal de communication.
Selon une autre particularité, le système comprend en outre une caméra fonctionnellement reliée à l’électronique de contrôle et configurée pour localiser, voire identifier, une cible avec laquelle communiquer.
La caméra est ainsi avantageusement configurée pour acquérir des informations sur l’environnement du système de communication dont le fonctionnement peut ainsi être asservi aux informations acquises, notamment par l’intermédiaire de l’électronique de contrôle.
Selon une autre particularité, le système comprend en outre des moyens de communication complémentaires fonctionnellement reliés à l’électronique de contrôle et configurés pour mettre en œuvre au moins l’une des technologies de communication parmi la technologie Wifi™, la technologie Bluetooth® et la technologie de communication optique sans fil omnidirectionnelle.
L’on peut ainsi définir plusieurs modes de communication.
Selon une autre particularité, les composants photoniques d’une même pluralité forment un ensemble monolithique.
Le système de communication selon le premier aspect de l’invention est ainsi avantageusement compact et performant.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne également un dispositif lumineux propre à réaliser au moins en partie au moins une fonction photométrique réglementaire et comprenant au moins un système de communication selon le premier aspect l’invention. De préférence, le dispositif photonique du système de communication participe au moins en partie à la réalisation de ladite au moins une fonction photométrique réglementaire.
La présente invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif lumineux propre à réaliser au moins en partie au moins une fonction photométrique réglementaire et comprenant au moins un système de communication selon le premier aspect l’invention.
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 illustre schématiquement le fonctionnement en émission des systèmes de communication optique sans fil selon l’art antérieur ;
la figure 2 représente un dispositif photonique d’un système de communication optique sans fil selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 3 illustre schématiquement un procédé de communication mis en œuvre par un système de communication optique sans fil selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 4 illustre schématiquement le fonctionnement en émission d’un système de communication optique sans fil selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 5 illustre schématiquement le fonctionnement en réception des systèmes de communication optique sans fil selon l’art antérieur ; et la figure 6 illustre schématiquement le fonctionnement en réception d’un système de communication optique sans fil selon un mode 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.
De même, sauf indication spécifique du contraire, les termes « aval » ou « avant » s’entendent d’une disposition relative d’un élément de l’invention plus en aval selon le trajet du rayonnement issu du dispositif photonique et sortant du dispositif photonique. Les termes du type « amont » ou « arrière » ont une signification opposée.
On entend par « pixel » le plus petit élément d'une surface d’émission ou de réception de lumière, visible ou non, auquel on peut associer individuellement au moins une intensité, voire une couleur, de la lumière.
On entend par « optique » la partie avant d'un système de communication optique sans fil comprenant l'ensemble des milieux réfringents qui le composent.
On entend par « optique de mise en forme » une optique configurée pour dévier au moins un des rayons émis par un dispositif photonique ou lumineux. On entend par « dévier » que la direction d'entrée du rayon lumineux dans l'optique de mise en forme est différente de la direction de sortie du rayon lumineux depuis l'optique de mise en forme. L'optique de mise en forme comprend au moins un élément optique tel qu'une ou plusieurs lentilles, un ou plusieurs réflecteurs, un ou plusieurs guides de lumière ou une combinaison de ces possibilités.
On entend par « une fonction photométrique réglementaire » une fonction d’éclairage destinée à permettre, réguler ou sécuriser la circulation des véhicules automobiles. Elle est par exemple choisie parmi une fonction de feux de route, une fonction de feux de croisement, une fonction de feux de circulation diurne, une fonction de feux de position, une fonction d’éclairage antibrouillard, et une fonction de feu de signalisation.
On entend par « distincts » la qualité de deux éléments qui ne sont pas confondus et qui de préférence ne présentent pas de recouvrement ou ne s’intersectent pas entre eux, du moins dans une certaine mesure.
On a représenté, sur les figures 1, 4, 5 et 6, une scène de route se rapportant à une conduite de véhicule de type « trafic à droite ». L’invention décrite dans la suite est bien entendu applicable pour une conduite de véhicule de type « trafic à gauche ».
Dans son acceptation la plus large, l’invention selon son premier aspect concerne un système de communication optique sans fil 1 pour véhicule 2. En référence aux figures 2, 3, 4 et 6, le système comprend au moins un dispositif photonique 11 et une électronique de contrôle 12. L’électronique de contrôle 12 est configurée pour contrôler le dispositif photonique 11. Le dispositif photonique 11 comprend une pluralité de composants photoniques 111 et l’électronique de contrôle 12 est configurée pour contrôler individuellement ou par groupe les composants photoniques de la pluralité de composants photoniques. Chaque composant photonique ou chaque groupe de composants photoniques est configuré de sorte à émettre et/ou recevoir au moins un signal de communication optique sans fil 100 selon une direction de propagation discriminable relativement à une direction de propagation de signaux de communication optiques sans fil émis et/ou reçus, respectivement, par au moins un autre composant photonique ou par au moins un autre groupe de composants photoniques de la pluralité de composants photoniques.
Ledit au moins un signal de communication optique sans fil 100 est susceptible de porter un message comprenant au moins une des informations suivantes :
une position et/ou une vitesse du véhicule émetteur, ce qui permet d’analyser le risque de collision ;
une information orale entre deux véhicules, par exemple un message personnel d’un conducteur à un autre ;
une information donnée par des forces de l’ordre et adressée à un véhicule destinataire ; et une information relative à l’environnement du véhicule émetteur, par exemple à l’état de circulation autour du véhicule émetteur ou à des conditions climatiques.
Selon un mode de réalisation préféré du premier aspect de l’invention, les composants photoniques 111 d’une même pluralité sont arrangés en une matrice bidimensionnelle de la façon illustrée sur la figure 2. Par exemple, les composants photoniques 111 qui, sur la figure 2, sont illustrés par des carrés remplis de traits obliques sont des composants photoniques qui émettent des photons et les autres sont des composants photoniques qui n’émettent pas de photons, ou inversement, en fonction du contrôle quasi-instantané qu’exerce l’électronique de contrôle 12 sur la matrice bidimensionnelle de composants photoniques 111. Le dispositif photonique 11 est ainsi apte à projeter un faisceau pixélisé. Chaque composant photoniques 111 est un émetteur élémentaire activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire.
En outre, le système de communication 1 peut comprendre une optique de mise en forme configurée conjointement avec les composants photoniques 111 d’au moins une pluralité de composants photoniques, pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel. L’ensemble des pixels forme ledit faisceau pixélisé.
Avantageusement, l’électronique de contrôle 12 est apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du faisceau pixélisé, et notamment à activer ou à désactiver sélectivement chacun des pixels dudit faisceau pixélisé, en fonction d’instructions de contrôle reçues depuis une unité de traitement 13, tel qu’illustré sur la figure 3.
L’optique de mise en forme peut être agencée de sorte à ce que le faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d'au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°. Ces amplitudes horizontale et verticale permettent d’assurer que le faisceau pixélisé soit projeté sur une zone de la route suffisamment vaste pour réaliser des fonctions d’écritures sur route par projection d’un motif dans ce faisceau pixélisé, et notamment des fonctions d’affichage de marquage au sol, d’assistance à la conduite et de projection d’informations GPS, ou encore des fonctions d’éclairage adaptatifs nécessitant une pixellisation du faisceau d’éclairage et notamment des fonctions photométriques réglementaires de type feu de route non éblouissant ou de type éclairage dynamique en virage. L’optique de mise en forme peut ainsi comprendre l’un des composants optiques suivants ou une combinaison de plusieurs des composants optiques suivants : lentille, réflecteur, guide, collimateur, prisme.
Le cas échéant, le dispositif photonique 11 peut comporter au moins 20 colonnes et au moins 20 lignes d’émetteurs élémentaires, notamment au moins 32 lignes et colonnes d’émetteurs élémentaires.
Ces nombres de colonnes et de lignes minimales d’émetteurs élémentaires, en combinaison avec les amplitudes verticale et horizontale précédemment mentionnées permettent d’obtenir, pour chacun des faisceaux lumineux élémentaires, éventuellement une fois projeté via l’optique de mise en forme, une ouverture angulaire, ou angle solide o, inférieure à 0,5°, voire inférieure à 0,3°. De la sorte, on obtient une résolution minimale du faisceau pixélisé lorsqu’il est projeté sur la route telle qu’on garantit une perception satisfaisante dudit motif projeté par le faisceau pixélisé pour un usager de la route et/ou par le conducteur du véhicule ainsi équipé.
Les composants photoniques 111 et éventuellement l’optique de mise en forme peuvent être agencés de sorte à ce que deux pixels voisins, c’est-à-dire deux pixels adjacents sur une même ligne ou sur une même colonne de la matrice bidimensionnelle, soient contigus, c’est-à-dire que leurs bords adjacents soient confondus.
Selon un premier mode de réalisation particulier du dispositif photonique 11, chaque composant photonique peut plus particulièrement comprendre au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière. L’optique de mise en forme associée peut plus particulièrement comprendre une matrice de micro-miroirs (également connue sous l’acronyme DMD, pour l’anglais Digital Micromirror Device) qui dirige les rayons lumineux issus des composants photoniques par réflexion, par exemple vers un autre élément de l’optique de mise en forme. Le cas échéant, un autre élément de l’optique de mise en forme permet de collecter les rayons lumineux issus des composants photoniques afin de les concentrer et les diriger vers la surface de la matrice de micro-miroirs. Chaque micro-miroir peut pivoter entre deux positions fixes, de sorte que, chaque micro-miroir réfléchissant une partie des rayons lumineux, l’actionnement et le pilotage du changement de position permet de modifier la forme du faisceau émis via l’optique de mise en forme et in fine sur la route.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif photonique 11, chaque composant photonique comprend une source laser émettant un faisceau laser et l’optique de mise en forme comprend un système de balayage laser configuré pour balayer, avec chaque faisceau laser émis, la surface d’un élément convertisseur de longueur d’ondes. Le balayage du faisceau est accompli par le système de balayage à une vitesse suffisamment grande pour que l’œil humain ne perçoive pas son déplacement dans le faisceau projeté. Le pilotage synchronisé de l’allumage de la source laser et du mouvement de balayage du faisceau permet de générer un faisceau lumineux pixélisé. Ici, le système de balayage comprend plus particulièrement une pluralité de micro-miroirs mobiles, permettant de balayer la surface de l’élément convertisseur de longueur d’ondes par réflexion du faisceau laser. Les micro-miroirs sont par exemple de type MEMS (pour « Micro-Electro-Mechanical Systems » en anglais ou microsystème électromécanique). Cependant, l’invention n’est nullement limitée à ce moyen de balayage, et peut utiliser d’autres sortes de dispositifs de balayage, telle qu’une série de miroirs agencés sur un élément rotatif, la rotation de l’élément engendrant un balayage de la surface de transmission par le faisceau laser.
Selon un troisième mode de réalisation du dispositif photonique 11, ce dernier comprend une source électroluminescente (appelée en l’anglais « solid-state light source »). La source électroluminescente comprend une pluralité d’éléments élémentaires dits éléments électroluminescents, en tant que composants photoniques 111, agencés en matrice selon au moins deux colonnes et deux lignes. Des exemples d’éléments électroluminescents incluent la diode électroluminescente ou LED (acronyme anglais pour « Light Emitting Diode »), la diode électroluminescente organique ou OLED (acronyme anglais pour «Organic Light-Emitting Diode»), ou la diode électroluminescente polymérique ou PLED (acronyme anglais pour « Polymer Light-Emitting Diode »), ou encore la micro-LED.
De préférence, la source électroluminescente comprend au moins un ensemble d’éléments électroluminescents monolithique, aussi appelée ensemble monolithique. Dans un ensemble monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs. Ainsi, chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former un pixel lumineux et peut émettre de la lumière lorsqu’il est alimenté en électricité. Mais encore, chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut capter un rayonnement lumineux, présentant le cas échéant une longueur d’onde sensiblement déterminée et une direction particulière, pour convertir les photons dudit rayonnement lumineux en un courant électrique.
Un ensemble monolithique peut prendre la forme d’une matrice bidimensionnelle d’éléments électroluminescents. Un tel ensemble monolithique permet l’agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudés sur des plaques de circuits imprimés. En outre, la luminance obtenue par la pluralité d’éléments électroluminescents est d’au moins 60 Cd/mm2, de préférence d’au moins 80 Cd/mm2.
L’ensemble monolithique au sens de l’invention comporte des éléments électroluminescents dont une dimension principale d’allongement, à savoir la hauteur, est sensiblement perpendiculaire à un substrat commun, cette hauteur étant au plus égale au micromètre.
Comme mentionné plus haut, le dispositif photonique 11 peut être couplé à une électronique de contrôle 12 de son émission lumineuse. L’électronique de contrôle 12 peut ainsi commander (on peut également dire « piloter ») la génération et/ou la projection d’un faisceau lumineux pixélisé par le dispositif photonique 11. L’électronique de contrôle 12 peut être intégrée au dispositif photonique 11. L’électronique de contrôle 12 peut être configurée pour commander un ou plusieurs ensembles monolithiques.
L’électronique de contrôle 12 peut comporter ou être agencé conjointement avec une unité centrale de traitement 13. Cette dernière est généralement couplée avec une mémoire sur laquelle est stockée un programme d’ordinateur qui comprend des instructions permettant au processeur de réaliser des étapes générant des signaux permettant le contrôle du dispositif photonique 11. L’électronique de contrôle 12 peut ainsi par exemple contrôler individuellement l’émission lumineuse de chaque pixel d’un ensemble monolithique prenant la forme d’une matrice bidimensionnelle.
L’électronique de contrôle 12 peut former un dispositif électronique apte à commander les éléments électroluminescents 111. L’électronique de contrôle peut être un circuit intégré. Un circuit intégré, encore appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques et pouvant intégrer plusieurs types de composants électroniques de base, par exemple dans un volume réduit (i.e. sur une petite plaque). Cela rend le circuit facile à mettre en œuvre et à intégrer par exemple dans un phare 21 de véhicule automobile 2 comme représenté sur la figure 3.
Le circuit intégré peut être par exemple un ASIC ou un ASSP. Un ASIC (acronyme de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit ») est un circuit intégré développé pour au moins une application spécifique (c'est-à-dire pour un client). Un ASIC est donc un circuit intégré (micro-électronique) spécialisé. En général, il regroupe un grand nombre de fonctionnalités uniques ou sur mesure. Un ASSP (acronyme de l’anglais « Application Specific Standard Product ») est un circuit électronique intégré (micro-électronique) regroupant un grand nombre de fonctionnalités pour satisfaire à une application généralement standardisée. Un ASIC est conçu pour un besoin plus particulier (spécifique) qu'un ASSP. L’alimentation en électricité des ensembles monolithiques est réalisée via l’électronique de contrôle 12, lui-même alimenté en électricité à l’aide par exemple d’au moins connecteur le reliant à une source d’électricité. La source d’électricité peut être interne ou externe au système de communication 1 selon l’invention. L’électronique de contrôle 12 alimente le dispositif photonique 11 en électricité.
Selon un mode de réalisation préféré du dispositif photonique 11, il comprend au moins un ensemble monolithique prenant la forme d’une matrice bidimensionnelle dont les éléments électroluminescents 111 s’étendent en saillie d’un substrat commun à partir duquel ils ont crû respectivement. Différents agencements d’éléments électroluminescents 111 peuvent répondre à cette définition d’ensemble monolithique, dès lors que les éléments électroluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’allongement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les pixels, formés par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de puces carrées plates soudées sur une carte de circuit imprimé.
Notamment, le dispositif photonique 11 selon son mode de réalisation préféré peut comporter, tel que cela va être décrit plus en détails ci-après, une pluralité d’éléments électroluminescents 111 distincts des autres et que l’on fait croître individuellement depuis le substrat, en étant connectés électriquement pour être activables sélectivement, le cas échéant par groupe ou sous-ensemble. Au sein de chaque élément électroluminescent 111, des bâtonnets peuvent être activés simuitanément. Pius particulièrement, les éléments électroluminescents sont de dimensions submillimétriques et sont agencés en saillie d’un substrat de manière à former des bâtonnets de section hexagonale. Les bâtonnets électroluminescents s’étendent parallèlement à l'axe optique du dispositif photonique 11.
Les bâtonnets électroluminescents sont regroupés, notamment par des connexions électriques propres à chaque ensemble, en une pluralité de portions activables sélectivement. Les bâtonnets électroluminescents prennent naissance sur une première face d’un substrat. Chaque bâtonnet électroluminescent, par exemple formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, par exemple réalisé à base de silicium. D’autres matériaux comme du carbure de silicium peuvent être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure de galliumaluminium (AIGaN), ou à partir d’un alliage de phosphores d’aluminium, d’indium et de gallium (AlInGaP). Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.
Les bâtonnets électroluminescents d’un même ensemble monolithique présentent avantageusement la même forme et les mêmes dimensions. Ils sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long de l’axe d’allongement du bâtonnet Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de bâtonnets est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cette source est améliorée d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents présents et d’autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s’étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet. La hauteur d’un bâtonnet peut être comprise entre 2 et 10 pm, et est préférentiellement sensiblement égale à 8 pm; la plus grande dimension de la face terminale d’un bâtonnet est inférieure à 2 pm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 pm.
On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents, la hauteur peut être modifiée d’une zone du dispositif photonique 11 à l’autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs du même ensemble monolithique. La forme des bâtonnets électroluminescents peut également varier d’un ensemble monolithique à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.
Par ailleurs, la face terminale peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure du substrat, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale.
Les bâtonnets électroluminescents sont de préférence agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 pm, préférentiellement comprise entre 3 pm et 10 pm, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle de chaque bâtonnet puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 pm.
Selon une variante du mode de réalisation préféré du dispositif photonique 11, l’ensemble monolithique peut comporter des éléments électroluminescents formés par des couches d’éléments électroluminescents épitaxiées, notamment une première couche en GaN dopée n et une seconde couche en GaN dopée p, sur un substrat unique, par exemple en carbure de silicium, et que l’on découpe (par meulage et/ou ablation) pour former une pluralité d’éléments électroluminescents respectivement issus d’un même substrat. Il résulte d’une telle conception une pluralité de blocs électroluminescents tous issus d’un même substrat et connectés électriquement pour être activables sélectivement les uns des autres.
Dans un exemple de réalisation selon cette variante, le substrat de la matrice monolithique peut présenter une épaisseur comprise entre 100 pm et 800 pm, notamment égale à 200 pm ; chaque bloc peut présenter une largeur comprise entre 50 pm et 500 pm, préférentiellement comprise entre 100 pm et 200 pm. La longueur et la largeur peuvent être égales entre elles. La hauteur de chaque bloc est inférieur à 500 pm, préférentiellement inférieur à 300 pm. La surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le substrat du côté opposée à l’épitaxie. La distance de séparation entre deux blocs électroluminescents adjacents entre eux peut être inférieure à 1 pm, notamment inférieure à 500 pm, et elle est préférentiellement inférieure à 200 pm.
Chaque ensemble monolithique à blocs électroluminescents peut plus particulièrement présenter l’une au moins des caractéristiques suivantes :
le nombre de blocs électroluminescents peut être compris entre 250 et plusieurs milliers, une valeur typique se situant autour du millier de blocs ;
leur forme globale est usuellement carrée, et peut aussi être rectangulaire. Plus particulièrement, le ratio de forme est généralement compris entre 1:1 et 1:5 ; et la taille caractéristique d'un pixel unitaire est comprise entre 100 et 300 pm dans l'état de l'art actuel.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif photonique 11, aussi bien avec des bâtonnets électroluminescents s’étendant respectivement en saillie d’un même substrat, tels que décrits ci-dessus, qu’avec des blocs électroluminescents obtenus par découpage de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, la matrice monolithique peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les éléments électroluminescents sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé d’éléments électroluminescents. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les éléments électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des éléments et à convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d'onde différente de celle de la lumière d’excitation. On pourra prévoir indifféremment que les luminophores sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu’ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.
La source de lumière peut comporter en outre un revêtement de matériau réfléchissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sorties du dispositif photonique 11.
Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques définissent dans un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface de sortie déterminée. On comprend que la forme de cette surface de sortie est définie en fonction du nombre et de l’agencement des éléments électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant entendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.
La figure 3 illustre schématiquement un procédé de communication mis en œuvre par un système de communication optique sans fil selon un mode de réalisation de l’invention.
De façon non limitative, le système de communication 1 tel qu’illustré sur la figure 3 comprend, outre ses composants déjà introduits plus haut, une caméra 22 (ou un autre capteur, par exemple un laser) fonctionnellement reliée à l’électronique de contrôle 12, le cas échéant via l’unité de traitement 13, et configurée au moins pour localiser, voire identifier, une cible avec laquelle communiquer.
La caméra 22 est ainsi avantageusement configurée pour acquérir des informations sur l’environnement du système de communication 1 dont le fonctionnement peut ainsi être asservi aux informations acquises. Un tel asservissement passe nécessairement par l’utilisation de l’électronique de contrôle 12, et éventuellement par l’utilisation de l’unité traitement 13.
Toujours en référence à la figure 3, les signaux de communication optiques 101 peuvent se succéder deux à deux à une fréquence déterminée, ou équivaiemment par intervalles de temps contrôlés, de sorte à prendre la forme d’un train d’impulsions lumineuses, éventuellement modulé en largeur d’impulsions. Les signaux peuvent prendre d’autres formes, et par exemple celle d’un signal lumineux modulé en fréquence ou en amplitude.
Dans l’exemple illustré, l’intensité des impulsions lumineuses est constante, tandis que leur durée et/ou l’intervalle de temps séparant deux impulsions consécutives varie. L’Inverse est également envisageable. De même, il est envisageable que chacun des trois paramètres que sont l’intensité, la durée et l’intervalle de temps entre deux impulsions consécutives varient.
La situation représentée sur la figure 3 par la représentation du train d’impulsions 101 et d’une situation dans laquelle des premiers composants photoniques ou un premier groupe de composants photoniques sont alimentés successivement avec une même intensité de courant électrique sur des durées différentes entre elles et un intervalle de temps irrégulier entre deux impulsions.
Quel que soit le ou les variations définissant le train d’impulsions, l’on comprend qu’un tel train d’impulsions puisse coder des données de façon analogique. L’on comprend également que le codage de ces données puisse être réalisé via l’électronique de contrôle 12 sur la base de données numériques générées par exemple par l’unité de traitement 13.
Toujours selon l’exemple illustré sur la figure 3, le train d’impulsions lumineuses 101 est émis à destination d’une infrastructure 3 qui comprend elle aussi un système de communication 1 selon l’invention. Plus particulièrement, l’infrastructure 3 comprend un dispositif photonique 11 dont certains au moins des composants photoniques sont propres à recevoir le train d’impulsions lumineuses 101 et dont l’électronique de contrôle 12 est propre à déterminer, ou plutôt à retranscrire à destination d’une unité traitement 13, les caractéristiques en termes de l’un au moins des trois paramètres susmentionnés, de sorte que l’unité de traitement 13 interprète ces caractéristiques pour retrouver les données codées sous la forme dudit train d’impulsions 101.
La figure 1 illustre une situation rencontrée lors de l’utilisation des systèmes de communication actuels. Dans cette situation, le véhicule automobile 2 portant un A (cidessous véhicule A) émet de façon omnidirectionnelle des signaux de communication à destination du véhicule automobile 2 portant un C (ci-dessous véhicule C). Les signaux sont donc émis dans toutes les directions et donc y compris vers le véhicule automobile 2 portant un B (ci-dessous véhicule B) auquel les signaux ne sont pas destinés. Dès lors, il apparaît que les signes de communication ne sont pas envoyés spécifiquement vers un utilisateur particulier de la route, ici le véhicule C, ou vers une infrastructure 3 particulière de la route. Les signaux de communication pourraient être lus par des systèmes de communication inappropriés, ou du moins non destinataires, ce qui conduit à une inefficacité de communication et à un risque de piratage. En outre, l’émission de signaux de communication dans toutes les directions conduit à une pollution électromagnétique et à une congestion de bande passante.
Le système de communication selon l’invention, tel que décrit ci-dessus, permet de résoudre cette situation de la façon illustrée sur la figure 4.
La pluralité de composants photoniques 111 du dispositif photonique 11 du véhicule A peut comprendre au moins un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication selon un premier cône d’émission 41, d’angle solide σ, orienté vers le véhicule C, et pas vers le véhicule B. Au moins un deuxième composant photonique ou groupe de composants photoniques peut être configuré pour émettre un signal de communication selon un deuxième cône d’émission 42, tel qu’illustré sur la figure 4, le deuxième cône d’émission 42 étant distinct du premier cône d’émission 41, de même que les deuxièmes composants photoniques sont différents des premiers composants photoniques. Par exemple, il est possible d’utiliser les premiers composants photoniques pour communiquer spécifiquement avec le véhicule C et d’utiliser, en même temps ou successivement, les deuxièmes composants photoniques pour communiquer spécifiquement avec le véhicule B.
Dans cette configuration particulière où les véhicules sont supposés être en déplacement les uns par rapport aux autres, notamment à des vitesses pouvant atteindre les 130 km/h, il importe que les signaux de communication soient émis relativement rapidement. C’est pourquoi il est avantageux que, avec les dispositifs photoniques décrits ci-dessus, il soit possible d’atteindre, en émission, une fréquence de succession des signaux de communication entre eux telle qu’elle permette l’émission d’un nombre de données significatif en un intervalle de temps réduit. Ceci peut s’avérer nécessaire également lorsque le véhicule communiquant avec une infrastructure située par exemple sur le bord de route se déplace à une vitesse significative.
Il est en effet préférable que la communication soit de bout en bout assurée par les mêmes composants photoniques. Ceci sera le cas si l’ensemble des données de la communication peut être effectivement transmis au destinataire en un temps restreint via un unique cône d émission.
Si la fréquence de transmission des données est insuffisante ou équivaîemment si la vitesse relative des véhicules communiquant entre eux est trop élevée, pour que la communication soit de bout en bout assurée par les mêmes composants photoniques, il est envisageable d’utiliser d’autres composants photoniques, correspondants à un autre cône d’émission, pour poursuivre la communication. Ces autres composants photoniques pourront au besoin être déterminés en fonction des données collectées sur l’environnement des véhicules communicants, par exemple les données collectées via la caméra 22 équipant le véhicule émetteur.
Grâce au système selon le premier aspect de l’invention, les signaux de communication peuvent être dirigés spécifiquement vers une ou plusieurs cibles, pour être reçus, voire lus, uniquement par cette/ces cible(s). Ainsi, l’émission des signaux de communication à d’autres cibles que celle(s) à qui ces signaux sont adressés est évitée. Il est dès lors possible d’éviter que des signaux de communication puissent être lus par des systèmes non destinataires, ce qui rend le système de communication selon le premier aspect de l’invention efficace et plus résistant au piratage. En outre, la pollution électromagnétique et la congestion de largeur de bande induites par l’utilisation des techniques de communication de l’art antérieur, notamment du fait de leur nature diffuse, sont significativement réduites.
La figure 5 illustre une situation rencontrée lors de l’utilisation des systèmes de communication actuels. Dans cette situation, le véhicule A émet de façon omnidirectionnelle des signaux de communication à destination du véhicule C, et le véhicule B émet lui-aussi de façon omnidirectionnelle des signaux de communication à destination du véhicule C. Les signaux sont supposés être au moins en partie émis en même temps. Dès lors, il apparaît que, pour le véhicule C, les signaux de communication reçus depuis le véhicule A ne sont pas discriminables, en tant que tels, des signaux de communication reçus depuis le véhicule B. Le véhicule C peut être incapable de déterminer, sur la base des seuls flux lumineux reçus, quel véhicule émetteur parmi les véhicules A et B a envoyé l’un des deux messages reçus et quel véhicule émetteur parmi les véhicules A et B a envoyé l’autre des deux messages reçus. En outre, l’émission de signaux de communication dans toutes les directions conduit à une pollution électromagnétique et à une congestion de bande passante.
Le système de communication selon l’invention, tel que décrit ci-dessus, permet de résoudre cette situation de la façon illustrée sur la figure 6.
La pluralité de composants photoniques 111 du dispositif photonique 11 du véhicule C peut comprendre au moins un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour recevoir un signal de communication selon un premier cône de réception, d’angle solide o, orienté vers le véhicule A, et pas vers le véhicule B. Et la pluralité de composants photoniques 111 du dispositif photonique 11 du véhicule C peut comprendre en outre au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour recevoir un signal de communication selon un deuxième cône de réception, d’angle solide o, orienté vers le véhicule B, et pas vers le véhicule A. Tel qu’illustré sur la figure 6, le deuxième cône de réception 52 est distinct du premier cône de réception 51, de même que les deuxièmes composants photoniques sont différents des premiers composants photoniques.
Les véhicules étant là encore susceptibles de se déplacer les uns par rapport aux autres, notamment à des vitesses pouvant atteindre les 130 km/h, il importe que les signaux de communication soient reçus relativement rapidement. C’est pourquoi il est avantageux que, avec les dispositifs photoniques décrits ci-dessus, il soit possible d’atteindre, en réception, une fréquence de succession des signaux entre eux telle qu’elle permette la réception d’un nombre de données significatif en un intervalle de temps réduit. Ceci peut s’avérer nécessaire également lorsque le véhicule communiquant avec une infrastructure située par exemple sur le bord de route se déplace à une vitesse significative.
Il est en effet préférable que la communication soit de bout en bout assurée par les mêmes composants photoniques. Ceci sera le cas si l’ensemble des données de la communication peut être effectivement reçu par le destinataire en un temps restreint durant lequel lesdits composants photoniques reçoivent les signaux correspondants depuis le véhicule émetteur via un unique cône de réception.
Si la fréquence de réception des données est insuffisante ou équivalemment si la vitesse relative des véhicules communiquant entre eux est trop élevée pour que la communication soit de bout en bout assurée par les mêmes composants photoniques, il est envisageable d’utiliser d’autres composants photoniques, correspondants à un autre cône de réception, pour poursuivre la communication. Ces autres composants photoniques pourront au besoin être déterminés en fonction des données collectées sur l’environnement des véhicules communicants, par exemple les données collectées via la caméra 22 équipant le véhicule émetteur.
Grâce au système selon le premier aspect de l’invention, les signaux de communication peuvent être reçus depuis un ou plusieurs émetteurs identifiés, pour savoir de quel émetteur provient tel message. Ainsi, le système de communication permet, par la discriminabilité (ou la capacité de discrimination) des réceptions signalétiques, que des véhicules ou des infrastructures recevant des signaux de communication puissent en déterminer l’émetteur de façon univoque. Il est ainsi possible d’éviter que des signaux de communication puissent être reçus depuis un émetteur indéterminé, ce qui rend le système de communication selon le premier aspect de l’invention efficace et plus résistant au piratage. En outre, la pollution électromagnétique et la congestion de largeur de bande induites par l’utilisation des techniques de communication de l’art antérieur, notamment du fait de leur nature diffuse, sont significativement réduites.
Ainsi, l’invention exploite le fait que la direction de propagation des signaux de communication fasse partie d’un ensemble de caractéristiques d'émission et/ou de réception de chaque composant photonique ou d’un groupe déterminé de composants photoniques.
Les cônes d’émission 41, 42 illustrés sur la figure 4 et les cônes de réception 51, 52 illustrés sur la figure 6 sont strictement distincts deux à deux. Autrement dit, même en les prolongeant à l’infini, ils ne s’intersectent pas. Pour autant, l’invention n’est pas limitée à ce type de distinction entre cônes. Les cônes peuvent par exemple s’intersectés à une certaine distance, et notamment à l’infini, pour peu que cette distance soit supérieure à celle au-delà de laquelle la communication des messages portés par les signaux de communication 100 peut être effective. Plus particulièrement, les signaux de communication optiques sans fil 100 ayant une portée limitée en termes de distances de communication effective, il importe que les cônes d’émission et/ou de réception soient distincts entre eux au moins sur une distance de communication effective du système de communication.
La contrainte en termes de directivité d’émission et/ou de réception de chaque composant photonique ou de chaque groupe de composants photoniques du dispositif photonique est en effet quantifiable en termes d’angle solide d’un cône d’émission et/ou de réception, respectivement. La valeur de cet angle solide o dépend essentiellement des caractéristiques des composants photoniques et le cas échéant de l’agencement optique, tel que l’optique de mise en forme susmentionnée, avec lequel ces composants sont agencés. Autrement dit, la valeur de l’angle solide du cône d’émission et/ou de réception de chaque composant photonique ou groupe de composants photoniques est essentiellement liée à des propriétés physiques fixées ou du moins peu variables. Elle peut également être liée à des paramètres d’utilisation des composants photoniques tels que l’intensité d’alimentation électrique des composants ou l’éventuelle mobilité de l’agencement optique relativement aux composants photoniques. En outre, dans la mesure où les cônes d’émission et/ou de réception présentent des angles solides déterminés, la contrainte en termes de directivité d’émission et/ou de réception de chaque composant photonique ou de chaque groupe de composants photoniques du dispositif photonique peut être traduite en termes de non-intersection de son cône d’émission et/ou de réception avec le cône d’émission et/ou de réception d’un autre composant photonique ou d’un autre groupe de composants photoniques. Cette notion de non-intersection des cônes d’émission et/ou de réception peut être fonction de la distance entre les lieux d’émission et de réception des signaux de communication. Dès lors, il est suffisant que ces cônes ne s’intersectent pas, ou s’intersectent de façon imperceptible, en-deçà d’une distance de communication effective déterminée, de préférence maximale, du système de communication. En ce sens, la longueur d’onde d’émission et/ou de réception, l’intensité d’alimentation électrique et la portée de l’émission lumineuse des composants photoniques sont autant de paramètres qui permettent un ajustement de ladite distance de communication effective, et qui, par voie, permettent de trouver, éventuellement au prix d’essais de routine, un compromis entre les contraintes d’effectivité de la communication et de directivité d’émission et/ou de réception.
La pluralité de composants photoniques 111 peut comprendre un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil 100 dont la longueur d’onde appartient au spectre visible par l’humain, avec ou sans moyens de conversion de longueur d’onde. Dans ce cas, le signal de communication optique sans fil peut être paramétré de sorte à participer, concomitamment ou successivement, non seulement à sa fonction de communication, mais encore à une fonction photométrique réglementaire. Ainsi, le système de communication 1 selon cette caractéristique présente l’avantage d’éviter une source supplémentaire et un module supplémentaire en plus du dispositif lumineux 21 permettant d’assurer ladite fonction photométrique réglementaire.
En alternative ou en complément, la pluralité de composants photoniques 111 peut comprendre un deuxieme composant photonique ou un deuxieme groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil hors du spectre visible par l’humain, par exemple dans l’infra-rouge ou l’ultraviolet.
En outre, le dispositif photonique 11 équipant le véhicule émetteur et le dispositif photonique 11 équipant le véhicule récepteur peuvent avantageusement être identique entre eux. Les dispositifs photoniques 11 tels que décrits ci-dessus peuvent effectivement servir à émettre et recevoir des signaux de communication optiques sans fil 100. Cependant, les composants photoniques utilisés en réception ne peuvent être utilisés concomitamment en émission, et inversement. Néanmoins, il est avantageusement possible que certains composants photoniques d’un dispositif photonique 11 soient utilisés en réception, tandis que d’autres composants photoniques du dispositif photonique 11 sont concomitamment utilisés en émission.
L’invention concerne également, selon un autre aspect, un dispositif lumineux 21, tel que celui illustré sur la figure 3, propre à réaliser au moins en partie au moins une fonction photométrique réglementaire et comprenant au moins un système de communication 1 tel que décrit ci-dessus. Le dispositif lumineux 21 n’est pas limité à un phare situé à l’avant d’un véhicule automobile, mais peut également être un feu stop situé à l’arrière du véhicule ou un feu clignotant par exemple. De tels dispositifs lumineux peuvent en outre remplir des fonctions d’éclairage optimisées telles que celles dénommées ‘ADB’ (acronyme de l’anglais Adaptative Driving Beam que l’on peut traduire par faisceau feux de route adaptatif), ‘feu de route non éblouissant’ ou ‘éclairage dynamique en virage’.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais s’étend à tout mode de réalisation couvert par les revendications annexées.
Notamment, le système de communication peut comprendre en outre des moyens de communication complémentaires fonctionnellement reliés à l'électronique de contrôle et configurés pour mettre en œuvre au moins l’une des technologies de communication parmi la technologie Wifi™, la technologie Bluetooth® et la technologie de communication optique sans fil omnidirectionnelle.
L’on peut ainsi définir plusieurs modes de communication, et notamment un premier mode de communication mettant en œuvre le dispositif photonique 11 et au moins un deuxième mode de communication mettant en œuvre les technologies de communication de l’art antérieur. Ces modes de communication peuvent être implémentés successivement. Par exemple, le premier mode de communication peut être utilisé pour communiquer, à une cible, une donnée de déchiffrement de données chiffrées destinées à être consécutivement émises via les technologies de communication de fart antérieur, suite au passage du premier mode de communication 5 à l’au moins un deuxième mode de communication.
Il est à noter que, contrairement aux systèmes de communication connus sous l’acronyme VLC (pour « Visible Light Communication » en anglais), le système de communication 1 selon la présente invention autorise une communication efficace, notamment avec des composants photoniques émettant dans le visible pour l’humain, 10 même en plein jour, du fait de la directivité des signaux de communication qu’il exploite. Effectivement, les composants photoniques ne captant que les signaux de lumière s’inscrivant dans un cône de réception déterminé ne sont pas, ou sont moins, susceptibles au(x) bruit(s) optique(s).

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de communication optique sans fil (1) pour véhicule (2), le système comprenant au moins un dispositif photonique (11) et une électronique de contrôle (12) configurée pour contrôler ledit au moins un dispositif photonique, caractérisé en ce que ledit au moins un dispositif photonique (11) comprend une pluralité de composants photoniques (111) et en ce que l’électronique de contrôle (12) est configurée pour contrôler individuellement ou par groupe les composants photoniques de la pluralité de composants photoniques, chaque composant photonique ou chaque groupe de composants photoniques étant configuré, de sorte à émettre et/ou recevoir au moins un signal de communication optique sans fil (100) selon une direction de propagation discriminable relativement à une direction de propagation de signaux de communication optiques sans fil émis et/ou reçus, respectivement, par au moins un autre composant photonique ou par au moins un autre groupe de composants photoniques de la pluralité de composants photoniques.
  2. 2. Système selon la revendication précédente, dans lequel les composants photoniques (111) d’une même pluralité sont arrangés en une matrice bidimensionnelle.
  3. 3. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les composants photoniques (111) d’une même pluralité forment un ensemble monolithique.
  4. 4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les composants photoniques (111) de i’au moins une pluralité sont configurés conjointement avec une optique de mise en forme du dispositif de projection (11).
  5. 5. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de composants photoniques (111) comprend au moins un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil selon un premier cône d’émission (41) et au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil selon un deuxième cône d’émission (42), les premier et deuxième cônes d’émission étant distincts entre eux.
  6. 6. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de composants photoniques (111) comprend au moins un premier composant photonique ou un premier groupe de composants photoniques configuré pour recevoir un signal de communication optique sans fil selon un premier cône de réception (51) et au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour recevoir un signal de communication optique sans fil selon un deuxième cône de réception (52), les premier et deuxième cônes de réception étant distincts entre eux.
  7. 7. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de composants photoniques (111) comprend au moins un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour émettre des signaux de communication optiques (101) sans fil successifs et l’électronique de contrôle (12) est en outre configuré pour contrôler au moins l’une parmi une intensité et une durée de chaque signal, et une fréquence de succession des signaux de communication optiques (101) entre eux.
  8. 8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de composants photoniques (111) comprend au moins l’un parmi un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil (100) dont la longueur d’onde appartient au spectre visible par l’humain et au moins un deuxième composant photonique ou un deuxième groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil hors du spectre visible par l’humain, par exemple dans l’infra-rouge ou l’ultra-violet.
  9. 9. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de composants photoniques (111) comprend au moins un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour émettre un signal de communication optique sans fil (100) dont la longueur d’onde appartient au spectre visible par l’humain, ledit signal de communication optique sans fil étant paramétré de sorte à participer, concomitamment ou successivement à sa fonction de communication, à au moins une fonction photométrique réglementaire choisie parmi une fonction de feux de route, une fonction de feux de croisement, une fonction de feux de circulation diurne, une fonction de feux de position et un éclairage antibrouillard.
  10. 10. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de composants photoniques (111) comprend au moins un composant photonique ou un groupe de composants photoniques configuré pour successivement émettre et recevoir l’au moins un signal de communication optique sans fil.
  11. 11. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une caméra (22) fonctionnellement reliée à l’électronique de contrôle et configurée pour localiser, voire identifier, une cible avec laquelle communiquer.
  12. 12. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de communication complémentaires fonctionnellement reliés à l’électronique de contrôle et configurés pour mettre en œuvre au moins l’une des technologies de communication parmi la technologie Wifi™, la technologie Bluetooth® et la technologie de communication optique sans fil omnidirectionnelle.
  13. 13. Dispositif lumineux (21) propre à réaliser au moins en partie au moins une fonction photométrique réglementaire et comprenant au moins un système de communication (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  14. 14. Véhicule automobile (2) comprenant un dispositif lumineux (21) propre à réaliser au moins en partie au moins une fonction photométrique réglementaire et comprenant au moins un système de communication selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
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