Titre de l’invention : Dispositif optique

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente invention concerne le domaine de l’éclairage et/ou de la si gnalisation et les organes, notamment optiques, qui y participent. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des véhicules automobiles.

[0002] Elle peut servir à l’affichage de pictogrammes au niveau d’une surface de projection de la lumière sortante, pour réaliser une fonction d’écriture sur route. Dans le même temps, ce faisceau peut, notamment, servir pour former un éclairage de type route, de préférence en étant associé avec un faisceau complémentaire.

[0003] Par exemple, le faisceau produit par l’invention peut former une partie d’un faisceau global de type route, en ayant une résolution suffisam ment élevée pour permettre une fonction d’écriture sur route, et être complété par un autre faisceau, par exemple ayant un champ de pro jection latérale plus large, mais éventuellement moins résolu.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[0004] Dans le secteur de l’automobile, on connaît des dispositifs susceptibles d’émettre des faisceaux lumineux, encore appelés fonctions d’éclairage et/ou de signalisation, répondant en général à des réglementations.

[0005] Récemment, on a développé des technologies permettant de produire un faisceau segmenté, aussi appelé pixélisé, pour réaliser des fonctions d’éclairage avancées. Par exemple, l’invention peut permettre la pro duction 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.

[0006] Le faisceau, résultant des différents segments de faisceau issus de chacune des diodes, est projeté grâce à un dispositif optique de projec tion comprenant généralement une ou plusieurs lentilles. Par exemple, on peut produire un faisceau de complément route, associé avec un faisceau de base totalement ou pour le moins majoritairement projeté en dessous d’une ligne horizontale de coupure du type utilisé pour la fonction de feu de croisement, le faisceau de complément route s’addi tionnant au faisceau de base de sorte à le compléter au-dessus de la ligne de coupure ; avantageusement, ce faisceau de route est adaptatif pour allumer ou éteindre certaines parties du faisceau global projeté, par exemple pour des fonctions anti éblouissement. L’acronyme ADB (pour Adaptative Driving Beam signifiant faisceau de route adaptatif) est utilisé pour ce type de fonction. [0007] Dans la présente description, on appelle faisceau segmenté, un fais ceau dont la projection forme une image composée de segments de faisceau, chaque segment pouvant être allumé de manière indépen dante. On peut employer une source de lumière pixélisée pour former ces segments. Une telle source comprend une pluralité d’éléments émissifs activables sélectivement. Les éléments émissifs sont typique ment placés les uns à côté des autres sur un support, avec un certain pas.

[0008] Dans une situation idéale, la taille de la source n’est pas contrainte si bien que l’on peut couvrir un large champ visuel sans limitation d’appli cations. Et, en théorie également, la résolution des sources lumineuses (c’est-à-dire le nombre de pixels) est illimitée ce qui permet des défini tions très fines.

[0009] Dans la pratique, des raisons de limitation de la complexité et du prix de revient induisent à rechercher des compromis si bien que la résolution est, dans la réalité, limitée.

[0010] Un objet de la présente invention est notamment de proposer une solu tion à ce problème, en autorisant des résolutions satisfaisantes, notam ment pour des faisceaux ADB.

[0011 ] Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente inven tion apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.

RESUME

[0012] Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un dispositif optique de projection de faisceaux lumineux apte à coopérer avec une source de lumière pixelisée comprenant une pluralité d’élé ments émissifs activables sélectivement, caractérisé en ce qu’il com prend successivement, dans le sens du trajet des rayons lumineux, une première unité optique, une pupille et une deuxième unité optique, la première unité optique comportant un dioptre de sortie situé à une pre mière distance (d-i) de la pupille, la deuxième unité optique comportant un dioptre d’entrée situé à une deuxième distance (d2) de la pupille, la deuxième distance (d2) étant sensiblement identique à la première dis tance (d-i), et en ce que la première unité comprend une lentille conver gente, et en ce que la deuxième unité comprend un doublet de lentilles dont l’une est en verre Flint et l’autre est en verre Crown. De manière avantageuse, la lentille du doublet de lentilles qui est en verre Flint est divergente, et la lentille du doublet de lentille qui est en verre Crown est convergente. [0013] Ainsi, on produit un faisceau segmenté, présentant une résolution pou vant être supérieure à celle actuellement rencontrée, en particulier pour des faisceaux participant à un éclairage de type route. Des applications d’écriture sur route habituellement non envisagées dans le contexte de faisceau de type ADB sont alors accessibles grâce à l’invention.

[0014] Tout en ayant une résolution améliorée, les aberrations sont maîtrisées de par la symétrie des éléments optiques situés de part et d’autre d’une pupille et de par l’utilisation d’un doublet de lentilles dans la deuxième unité, formant une unité de sortie, mettant en oeuvre une alternance de verre Flint et de verre Crown. Cette alternance permet notamment la maîtrise de l'aberration chromatique, aberration qui est souvent limi tante (pouvant même mener à un produit non-réglementaire) compte- tenu des ouvertures numériques nécessaires dans les faisceaux d’éclai rage de type route. Au surplus, de la même manière que les nombres d'Abbe des verres Flint et crown sont de préférence choisis pour com penser l'aberration chromatique résultante du faisceau, les coefficients de dilatations thermiques des verres flint et crown sont de préférence choisis pour que les dilatations thermiques des 2 verres se compensent et permettent ainsi une conservation optimale des performances sur une plage de température la plus large possible.

[0015] Dans ce contexte, un intérêt de la présente invention est d’exploiter la capacité d’activation sélective des différents segments du faisceau pour réaliser une fonction route perfectionnée, du type ADB, tout en permet tant une fonction d’écriture au sol qui requiert normalement une résolu tion supérieure à celle des faisceaux ADB. On associe alors de manière astucieuse ces deux fonctions à partir d’un même module de projection.

[0016] De manière facultative, la première unité optique comprend une pre mière lentille convergente formant le dioptre d’entrée de la première unité optique, et une deuxième lentille convergente suivant immédiate ment la première lentille.

[0017] Grâce à ces dispositions, on peut utiliser la première lentille conver gente comme lentille d’ouverture de champ, pour définir l’amplitude an gulaire du faisceau projeté. Cette lentille peut aussi servir de lentille d’ouverture : elle peut être placée proche de la source lumineuse (no tamment entre 3 et 6 millimètres, de préférence à 5 mm) ; et sa forme en ménisque positif avec, de préférence de forts rayons de courbure, permet de collecter les rayons émis par la source qui ont des angles très élevés.

[0018] Avantageusement, le dispositif optique comprend des lentilles en verre Flint et des lentilles en verre Crown qui sont alternées de sorte à former un ensemble optique équilibré limitant les aberrations chromatiques ; de préférence, la première unité optique comprend un doublet et la deu xième unité optique comprend un autre doublet, ces deux doublets étant symétriques de sorte à disposer d’une aberration en queue de co mète limitée. L’emploi de lentilles Flint et Crown en alternance a aussi l’avantage de permettre, en plus de la correction de l’aberration chro matique, une optimisation des performances sur une plage de tempéra tures élevée par compensation des dilatations thermiques.

[0019] Un autre aspect concerne un module lumineux comprenant un dispositif et une source de lumière pixelisée dotée d’une pluralité d’éléments émissifs activables sélectivement, et configurée pour émettre un fais ceau lumineux segmenté.

[0020] Un autre aspect est relatif à un véhicule automobile équipé d’au moins un dispositif et/ou d’au moins un module.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0021] Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’inven tion ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisa tion de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :

[0022] [Fig.1 ] La figure 1 représente un exemple de projection d’un faisceau lu mineux réalisé par l’invention à l’avant d’un véhicule automobile.

[0023] [Fig.2A]

[0024] [Fig.2B] Les figures 2A et 2B représentent un premier mode de réalisa tion d’un dispositif optique.

[0025] [Fig.SA]

[0026] [Fig.3B] Les figures 3A et 3B représentent un deuxième mode de réali sation d’un dispositif optique.

[0027] [Fig.4A]

[0028] [Fig.4B] Les figures 4A et 4B représentent un troisième mode de réali sation d’un dispositif optique.

[0029] Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas né cessairement à l'échelle des applications pratiques.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

[0030] Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’inven tion, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peu vent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :

- la première unité optique comprend une première lentille conver gente formant le dioptre d’entrée de la première unité optique, et une deuxième lentille convergente suivant immédiatement la première lentille ; - le dioptre d’entrée a une forme en ménisque ;

- la première unité optique comprend une lentille divergente, suivant immédiatement la deuxième lentille ;

- la deuxième lentille et la lentille divergente forment un doublet de len tilles dont l’une est en verre Crown et l’autre est en verre Flint ;

- les lentilles du doublet de lentilles de la première unité et du doublet de lentilles de la deuxième unité sont des lentilles en verre Flint et en verre Crown alternées suivant le sens de trajet des rayons lumi neux ;

- la deuxième lentille comprend un dioptre d’entrée situé à une troi sième distance (d3) de la pupille, et le doublet de lentilles de la deu xième unité optique comprend un dioptre de sortie situé à une qua trième distance (d4) de la pupille, la troisième distance (d3) et la qua trième distance (d4) étant sensiblement identiques ;

- le doublet de la première unité optique et le doublet de la deuxième unité optique présentent une puissance optique identique ce qui couvre le cas où elles sont très proches (c’est-à-dire ne différant pas plus de 10%);

- la première unité optique et/ou la deuxième unité optique comprend au moins une lentille en verre Flint ayant un indice optique au moins égal à 1 ,6, de préférence au moins égal à 1 ,7, et de préférence au moins égal à 1 ,8 ;

- la première unité optique et/ou la deuxième unité optique comprend au moins une lentille en verre Crown ayant un indice optique au moins égal à 1 ,45, de préférence au moins égal à 1 ,5, et de préfé rence au moins égal à 1 ,65 ;

- le dispositif présente une ouverture numérique inférieure à 1 , de pré férence inférieure à 0,9, et de préférence inférieure ou égale à 0,75 ;

- les lentilles Flint ont un nombre d’Abbe < 50, et de préférence < 45 et/ou les lentilles Crown ont un nombre d’Abbe supérieur à 45 et de préférence supérieur à 50 ;

- le faisceau lumineux réalise une fonction d’écriture au sol ;

- le faisceau lumineux réalise au moins une partie d’un faisceau global de type feu de route.

- éventuellement, la dimension des éléments émissifs est identique ;

- un produit programme d’ordinateur, de préférence stocké dans une mémoire non transitoire, comprend des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur, permettent de déterminer les élé ments émissifs à activer, en particulier pour obtenir au moins une zone sombre (dans lesquels les éléments ne sont pas activés) d’une surface ou d’un motif déterminé à projeter. [0031] Dans les caractéristiques exposées ci-après, des termes relatifs à la verticalité, l’horizontalité et à la transversalité (ou encore direction laté rale), ou leurs équivalents, s’entendent par rapport à la position dans la quelle le système d’éclairage est destiné à être monté dans un véhi cule. Les termes « vertical » et « horizontal » sont utilisés dans la pré sente description pour désigner des directions, suivant une orientation perpendiculaire au plan de l’horizon pour le terme « vertical » (qui cor respond à la hauteur des systèmes), 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. Par rapport au plan horizontal, l'inclinaison est en principe comprise entre -5° et +4° et elle est comprise entre -6° et +7.5° latéralement.

[0032] Les projecteurs de véhicule automobile peuvent être munis d’un ou de plusieurs modules lumineux agencés dans un boîtier fermé par une glace de manière à obtenir un ou plusieurs faisceaux d’éclairage et/ou de signalisation à la sortie du projecteur. De façon simplifiée, un module lumineux du boîtier comprend notamment une source de lumière qui émet un faisceau lumineux, un dispositif optique comportant une ou plu sieurs lentilles et, dans certains cas, un élément optique, par exemple un réflecteur, pour orienter les rayons lumineux issus des sources lumi neuses, afin de former le faisceau lumineux de sortie du module op tique. La situation est identique pour les feux arrière.

[0033] L’invention peut participer à une fonction faisceau de route qui a pour fonction d’éclairer sur une large étendue la scène face au véhicule, mais également sur une distance conséquente, typiquement environ deux cents mètres. Ce faisceau lumineux, de par sa fonction d’éclai rage, se situe principalement au-dessus de la ligne d’horizon. Il peut présenter un axe optique d’éclairement légèrement ascendant par exemple. Notamment, il peut servir à générer une fonction d’éclairage du type « complément route » qui forme une portion d’un feu de route complémentaire à celle produite par un faisceau de champ proche, le complément route cherchant en partie au moins à éclairer au-dessus de la ligne d’horizon.

Cependant, dans un contexte applicatif non limitatif d’une fonction d’écriture au sol, il est souhaitable que le faisceau segmenté soit pro- jeté au moins à 10 m du projecteur pour que, avec la vitesse, le con ducteur ait le temps de voir et d’interpréter l’information. Cette distance de 10 m peut correspondre à une valeur d’angle sous l’horizontale en fonction de la hauteur du projecteur sur le véhicule en position de rou lage. Par exemple, pour une voiture de sport, le projecteur sera à envi ron 60 cm du sol, ce qui induit que les 10 m de distance correspondent à 3,44° sous l’horizontale ; suivant un autre exemple, pour un véhicule de tourisme standard, le projecteur est généralement à environ 75 cm du sol, ce qui correspond à un angle de 4,29° sous l’horizontale. Enfin, suivant un autre exemple, pour véhicule de type 4 x 4 ou SUV (véhi cules semi utilitaires), le projecteur est à environ 90 cm du sol en géné ral, si bien que les 10 m correspondent dans ce cas à 5,15°. De même, on considère généralement qu'il n'est pas utile de projeter au-delà de 50m ou que cela implique des luminosités non-atteignables pour que l'image soit nettement visible. Ces 50m correspondent respectivement à 0.69°, 0.86° et 1.03° en dessous de l'horizontale pour des projecteurs à 0.6m, 0.75m et 0.9m du sol. En conclusion, pour couvrir toute la gamme utile de la projection au sol, il faut couvrir une plage angulaire sous l'horizontale allant de -0.6° à -5.5° voire -6°.

[0034] Cette disposition permet des fonctions d’affichage de pictogrammes, bien utiles pour signifier des informations à destination, par exemple, du conducteur. On peut ainsi, pour illustration, afficher une flèche sur la bande de roulement de la route empruntée de sorte à rappeler une in formation de virage ou de changement de direction souhaitable. Evi demment, la forme des pictogrammes n’est pas limitée par l’invention.

[0035] Le dispositif peut aussi servir à former d’autres fonctions d’éclairage via ou en dehors de celles décrites précédemment notamment en relation aux faisceaux adaptatifs.

[0036] Un module de l’invention peut équiper un véhicule, et, de préférence, ce dernier est aussi équipé d’au moins un autre module pour la projection d’au moins un autre faisceau. Un projecteur peut aussi être complexe et associer plusieurs modules qui peuvent, en outre, éventuellement par tager des composants.

[0037] Suivant l’invention, certains dioptres sont disposés à des distances identiques autour de la pupille. L’expression « sensiblement identique » s’entend de distances que l’on peut qualifier de similaires dans l’appli cation visée, c’est-à-dire ayant une dimension suffisamment proche pour produire l’effet technique souhaité, en particulier en termes de ni veau de résolution. Par exemple, pour les distances di et 02, ces dis tances sont considérées comme sensiblement identiques si la valeur de l’une ne diffère pas de plus de 10% de la valeur de l’autre. À titre illus tratif, elles peuvent être égales à 10 mm, à +/- 1 mm. Par exemple, pour les distances d3 et d4, ces distances sont considérées comme sensi blement identiques si la valeur de l’une ne diffère pas de plus de 20% de la valeur de l’autre.

[0038] La figure 1 représente un véhicule 1 à l’avant duquel un faisceau 2 est projeté. La figure 1 montre également la possibilité, dans une zone 3, de produire une fonction d’écriture au sol. Cela est particulièrement avantageux pour générer des motifs de pictogrammes. Un seul picto gramme peut être projeté. Plusieurs pictogrammes peuvent aussi être affichés simultanément ou alternativement. Les fonctions d'écriture au sol peuvent aussi s'activer pendant une situation d'ADB.

[0039] Le faisceau projeté peut être issu d’une source lumineuse 4 qui est schématisée aux figures suivantes, et de préférence réalisée avec une pluralité d’éléments émissifs. On notera que la pluralité d’éléments émissifs peut être commandée de sorte à les activer sélectivement.

Cela signifie que tous les éléments émissifs ne sont pas forcément si multanément actifs, c’est-à-dire émissifs de lumière. Cette fonction per met de moduler la forme du faisceau rendu. Dans le cas où un élément émissif n’est pas activé, son image, telle que projetée par le dispositif optique, sera nulle. Il crée alors un vide d’éclairage dans le faisceau global résultant.

[0040] La source 4 comprend de préférence un support dont une face porte des éléments émissifs activables sélectivement, par exemple sur la base de technologies LED, comme détaillé plus loin.

[0041] Comme le schématise la figure 2A notamment, la source lumineuse 4 est avantageusement centrée sur, et perpendiculaire à, l’axe optique du dispositif optique, ici représenté par des groupes (ci-après unités 5, 6) de lentilles. L’axe optique peut être orienté sensiblement horizontale ment.

[0042] La source de lumière 4 peut notamment être conçue sous la forme d’une matrice d’éléments émissifs dont l’activation peut être pilotée de manière individuelle, pour éteindre ou allumer l’un quelconque des élé ments émissifs. On fait ainsi varier, avec une très large flexibilité, la forme du faisceau résultant. À titre purement illustratif, on peut mettre en oeuvre une matrice d’éléments émissifs, par exemple formant 2464 pixels, voire plus, arrangés en lignes et en colonnes, par exemple 28 lignes et 88 ou 132 colonnes.

[0043] De façon connue en soi, 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 utili sant la technologie des semi-conducteurs et apte à émettre une lu mière. Par ailleurs, le terme source lumineuse s’entend ici d’un en semble d’au moins une source élémentaire telle une LED apte à pro duire un flux conduisant à générer en sortie du module de l’invention au moins un faisceau lumineux. Dans un mode avantageux, la face de sor tie de la source est de section rectangulaire, ce qui est typique pour des puces à LEDs.

[0044] De préférence, la source électroluminescente comprend au moins une matrice d’éléments électroluminescents monolithique, aussi appelée matrice monolithique. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents ont crû depuis un substrat commun, ou ont été re portés sur celui-ci, et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’élé ments 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 élé ment électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former un pixel lumineux et peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d’une telle matrice monolithique permet l’agencement de pixels activables sélecti vement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électro luminescentes classiques destinées à être soudés sur des plaques de circuits imprimés. La matrice monolithique au sens de l’invention com porte 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.

[0045] Avantageusement, la ou les matrices monolithiques aptes à émettre des rayons lumineux peuvent être couplées à une unité de contrôle de l’émission lumineuse de la source pixélisée. L’unité de contrôle peut ainsi commander (on peut également dire piloter) la génération et/ou la projection d’un faisceau lumineux pixélisé par le dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être intégrée au dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être montée sur une ou plusieurs des matrices, l’en semble formant ainsi un module lumineux. L’unité de contrôle peut comporter une unité centrale de traitement 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 de la source lumineuse. L’unité de contrôle peut ainsi par exemple contrôler individuellement l’émission lu mineuse de chaque pixel d’une matrice. En outre, la luminance obtenue par la pluralité d’éléments électroluminescents est d’au moins 60Cd/mm ² , de préférence d’au moins 80Cd/mm ² .

[0046] L’unité de contrôle peut former un dispositif électronique apte à com mander les éléments électroluminescents. L’unité de contrôle peut être un circuit intégré. Un circuit intégré, encore appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs électro niques 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 oeuvre. 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) spé cialisé. En général, il regroupe un grand nombre de fonctionnalités uniques ou sur mesure. Un ASSP (acronyme de l’anglais « Application Spécifie Standard Product ») est un circuit électronique intégré (micro électronique) regroupant un grand nombre de fonctionnalités pour satis faire à une application généralement standardisée. Un ASIC est conçu pour un besoin plus particulier (spécifique) qu’un ASSP. L’alimentation en électricité des matrices monolithiques est réalisée via le dispositif électronique, lui-même alimenté en électricité à l’aide par exemple d’au moins un connecteur le reliant à une source d’électricité. La source d’électricité peut être interne ou externe au dispositif selon l’invention.

Le dispositif électronique alimente la source lumineuse en électricité. Le dispositif électronique est ainsi apte à commander la source lumineuse.

[0047] Selon l’invention, la source de lumière comprend de préférence au moins une matrice monolithique dont les éléments électroluminescents s’étendent en saillie d’un substrat commun. Cet arrangement d’élé ments peut être issu d’une croissance sur le substrat à partir duquel ils ont crû respectivement, ou de toute autre méthode de réalisation, par exemple par report des éléments par des techniques de transfert. Diffé rents agencements d’éléments électroluminescents peuvent répondre à cette définition de matrice monolithique, dès lors que les éléments élec troluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’al longement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les pixels, formés par un ou plusieurs éléments élec troluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en com paraison des écartements imposés dans des agencements connus de chips carrés plates soudés sur une carte de circuits imprimés.

[0048] Notamment la source de lumière selon un aspect de l’invention peut comporter une pluralité d’éléments électroluminescents 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 sous-ensembles au sein desquels des bâtonnets peu vent être activés simultanément.

[0049] Selon un mode de réalisation non représenté, la matrice monolithique comprend une pluralité d’éléments électroluminescents, de dimensions submillimétriques, voire de moins de 10 miti, qui sont agencés en saillie d’un substrat de manière à former des bâtonnets de section hexago nale. Les bâtonnets électroluminescents s’étendent parallèlement à l'axe optique du module lumineux quand la source de lumière est en po sition dans le boîtier.

[0050] Ces 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 bâ tonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculaire ment, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium, d’autres maté riaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électrolumines cents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AIGaN), ou à partir d’un alliage de phosphures d’aluminium, d’indium et de gallium (AlInGaP). Chaque bâtonnet élec troluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hau teur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.

[0051] Selon un autre mode de réalisation non représenté, la matrice monoli thique 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 de pixels 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 sélecti vement les uns des autres.

[0052] Dans un exemple de réalisation selon cet autre mode, 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 longueur et une largeur, chacune étant comprise entre 50 pm et 500 pm, préférentiellement comprise entre 100 pm et 200 pm. Dans une variante, la longueur et la largeur sont égales. La hauteur de chaque bloc est inférieure à 500 miti, préférentiellement inférieure à 300 miti. Enfin la surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le subs trat du côté opposé à l’épitaxie. La distance de séparation des pixels contigus peut être inférieure à 1 miti, notamment inférieure à 500 miti, et elle est préférentiellement inférieure à 200 miti.

[0053] Concernant les puces monolithiques à blocs électroluminescents :

[0054] Le nombre de pixels peut être compris entre 250 et plusieurs milliers. Une valeur typique se situant autour du millier de pixels.

[0055] Leur forme globale est usuellement carrée, et peut aussi être rectangu laire. Ratio de forme généralement compris entre 1 :1 et 1 :5.

[0056] La taille d'un pixel unitaire (carré dans tous les cas connus, peut être rectangulaire) est entre 100 et 300 miti, voire moins (de l’ordre de 40 miti pour les dernières générations de Led) dans l'état de l'art actuel.

[0057] Selon un autre mode de réalisation non représenté, aussi bien avec des bâtonnets électroluminescents s’étendant respectivement en saillie d’un même substrat, tels que décrits ci-dessus, qu’avec des blocs électrolu minescents obtenus par découpage de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, la matrice monolithique peut com porter 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 seule ment 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 électrolumi nescents 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 lumino phores, 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’exci tation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. On pourra prévoir indiffé remment 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. On pourra aussi déposer sous vide les phosphores sur les puces semi-conductrices, sans la couche polymère. La source de lumière peut comporter en outre un revêtement de matériau réflé chissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sortie de la source pixélisée.

[0058] Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques dé finissent 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 élé ments électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant en tendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.

[0059] Il n’est pas exclu que les éléments émissifs activables sélectivement soient des sources lumineuses secondaires. Par exemple, une source lumineuse primaire peut illuminer la surface d’un dispositif microméca niques à miroirs, par exemple du type comportant une matrice de micro miroirs, et la réflexion sélective sur les miroirs forme une émission de lumière secondaire qui permet de constituer les pixels.

[0060] Suivant une possibilité, le secteur angulaire latéral couvert par le champ de vision du faisceau produit est supérieur à 14°, voire supérieur ou égal à 20° et/ou de préférence inférieur à 30°.

[0061] À titre d’exemple, la matrice de pixels de la source 4 peut présenter une forme rectangulaire ayant un rapport de forme d’au moins 2, et/ou d’au plus 4, entre sa dimension la plus grande et sa dimension la plus petite.

[0062] Un premier mode de réalisation du système de projection est fourni en référence aux figures 2A et 2B.

[0063] Cette configuration est la plus simple parmi celles illustrées. En effet, le dispositif optique n’y comporte que trois lentilles. Une première unité optique 5 est alors constituée d’une lentille 51. Cette dernière est avan tageusement du type ménisque/convexe. Elle peut être réalisée en verre Crown. Pour limiter les aberrations qu’elle est susceptible de gé nérer, son indice optique est avantageusement relativement élevé, par exemple au moins égal à 1 ,65. Cette lentille 51 peut avoir la fonction de lentille de champ. Éventuellement, sa puissance optique peut être très faible, voire nulle.

[0064] Dans le mode illustré, la lumière issue de la source 4 entre directement dans la lentille 51. Ensuite, les rayons lumineux passent par une pupille 7 ayant la fonction d’un diaphragme d’ouverture de préférence fixe (de sorte à former un arrêt périphérique des rayons) et définissent une ou verture de passage de rayons en direction d’une deuxième unité op tique 6. Cette dernière comprend au moins un doublet, ici constitué d’une lentille 61 et d’une lentille 62. La lentille 61 est de nature diver gente. Elle a ici la forme d’une lentille bi concave, mais elle pourrait adopter d’autres configurations permettant une puissance optique né gative : par exemple, des configurations concave/plan ou convexe/con cave de courbure adaptée peuvent être de bonnes alternatives. De pré- férence, cette lentille est en verre Flint. Son indice est avantageuse ment supérieur ou égal à 1 ,7.

[0065] On notera le caractère de symétrie entre la première unité optique 5 et la deuxième unité optique 6. Plus précisément, le dioptre de sortie de la première unité optique 5, ici formé par la face de sortie de la lentille 51 , est situé à une distance di de la pupille 7 ; parallèlement, le dioptre d’entrée de la deuxième unité optique 6, ici formé par la face d’entrée de la lentille 61 , est situé à une distance d2 de la pupille 7, par son autre côté. Et on s’arrange pour que les distances di et d2 soient identiques, avec les conditions de tolérance dimensionnelle indiquées précédem ment.

[0066] La deuxième lentille 62 du doublet de l’unité optique 6 est avantageuse ment une lentille convergente ; elle peut être réalisée en verre Crown, et de préférence avec un indice optique élevé, avantageusement supé rieur ou égal à 1 ,5, voire à 1 ,65.

[0067] La lentille 62 est, dans l’illustration de la figure 2A, de forme bi convexe, mais d’autres dispositions permettant d’obtenir la convergence souhai tée sont possibles, telles qu’une lentille plan convexe, ou une lentille concave/convexe de courbure adaptée.

[0068] On notera qu’il est avantageux d’alterner au moins une partie des verres de type Flint et des verres de type Crown dans ce cas, comme dans les modes de réalisation qui suivent, au moins pour chacun des doublets.

[0069] Avantageusement, au moins une partie, et de préférence la totalité, des dioptres des lentilles sont sphériques (ou plans).

[0070] La figure 2B fournit un exemple de chemins de rayons lumineux suivant ce mode de réalisation, depuis différents pixels de la source 1.

[0071 ] Les figures 3A et 3B donnent une variante de la situation précédem ment décrite.

[0072] Ainsi, la première unité optique 5 dispose dans ce cas d’une deuxième lentille 52 de nature convergente. Comme précédemment, même si l’il lustration révèle une lentille biconvexe, d’autres dispositions permettant d’assurer la convergence sont possibles. Dans cette configuration, le dioptre de sortie de la première unité 5 est formé par la face de sortie de la lentille 52. C’est alors par rapport à cette face que la mesure di est considérée.

[0073] Le trajet des rayons correspondants est montré à la figure 3B.

[0074] Dans la situation représentée aux figures 4A et 4B, l’unité optique 5 est plus complexe en ce qu’elle associe trois lentilles 51 , 52, 53. La lentille 51 peut être équivalente à celles précédemment décrites pour les autres modes de réalisation. Comme précédemment, elle peut fixer le champ de projection. Elle est, dans cette configuration, suivie d’un dou blet associant une lentille 52 et une lentille 53.

[0075] La lentille 52 est de nature convergente ; elle est de préférence en verre Crown et, avantageusement, avec un indice optique élevé, no tamment d’au moins 1 ,5, voire à 1 ,65. Comme dans le mode de réalisa tion de la figure 3A, elle est biconvexe dans l’illustration, mais d’autres formes sont possibles.

[0076] La lentille 53 est divergente ; elle peut être réalisée en verre Flint ; son indice optique peut être au moins égal à 1 ,7. Elle présente ici une face d’entrée concave et une face de sortie convexe, mais, comme précé demment, d’autres options pour réaliser une lentille de puissance néga tive sont possibles. Dans ce cas, c’est la face de sortie de la lentille 53 qui sert à la détermination de la distance di.

[0077] Dans ce cas, on dispose ainsi de deux doublets disposés autour de la pupille 7 avec une certaine symétrie.

[0078] Avantageusement, on s’arrange pour que ces deux doublets présentent une puissance optique équivalente (ce qui est considéré être le cas lorsqu’elles sont identiques à 10% près) de sorte à la répartir autour de la pupille 7.

[0079] Par ailleurs, la figure 4A montre des distances d3 et d4, respectivement entre la face d’entrée du premier doublet et la pupille 7, et entre la pu pille 7 et la face d’entrée de la deuxième lentille 62 du doublet de la deuxième unité optique. On augmente ainsi encore la symétrie du sys tème. En particulier, cela permet d’organiser de manière répartie les lentilles en verre Flint et les lentilles en verre Crown, autour de la pupille 7. De préférence, les lentilles en verre Flint ont un indice optique iden tique (à 10% près). Il en est de même pour les lentilles en verre Crown des deux doublets.

[0080] On notera que dans la configuration préférentielle, les lentilles en verre Flint de nature divergente sont les éléments les plus proches de la pu pille 7 alors que les lentilles convergentes en verre Crown sont les élé ments extérieurs de cette paire de doublets.

[0081 ] La figure 4B fournit un exemple de trajet de rayons pour cette configu ration.

[0082] Optionnellement, l’indice optique de la lentille 51 peut être égal (à 10% près) à l’indice du verre Crown des lentilles correspondantes des dou blets.

[0083] Eventuellement, le dispositif peut comporter plus de cinq lentilles. No tamment, la deuxième unité optique peut être dotée de lentilles (au moins une) supplémentaires suivant le doublet et ayant de préférence, une nature convergente. On pourra aussi y alterner les lentilles en verre Flint et Crown.

[0084] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les re vendications.