ES2343694T3 - Sistema de camara para un vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Sistema de cámara para un vehículo automóvil, con una cámara (2) dirigida hacia un vidrio de vehículo (1) la cual capta una imagen (19) de la zona exterior (15) del vidrio de vehículo (1) situada en el lado opuesto a la cámara (2), y que además capta la intensidad de una radiación de una fuente de luz reflejada en la superficie frontera entre el vidrio de vehículo (1) y la zona exterior (15), en donde un cuerpo conductor de luz dispuesto en el vidrio de vehículo, acopla la radiación de la fuente de luz hacia el interior del vidrio de vehículo y la desacopla hacia el exterior del vidrio de vehículo, caracterizado porque, la cámara (2) capta la imagen de la zona exterior (15) a través del mismo cuerpo conductor de luz.
Description
Sistema de cámara para un vehículo
automóvil.
La presente invención se refiere a un sistema de
cámara para un vehículo automóvil, con una cámara dirigida hacia un
vidrio de vehículo la cual capta una imagen de la zona exterior del
vidrio de vehículo y que además capta la intensidad de una
radiación de una fuente de luz reflejada por el vidrio de vehículo,
en donde un cuerpo conductor de luz dispuesto en el vidrio de
vehículo, acopla la radiación de la fuente de luz hacia el interior
del vidrio de vehículo y la desacopla hacia el exterior del vidrio
de vehículo.
De este modo, el sistema de cámara debe tener
simultáneamente una función de captación de imagen así como de
captación de intensidad. La función de captación de imagen puede
servir por ejemplo para la representación óptica del entorno del
vehículo, mientras que la función de captación de intensidad puede
estar prevista para constituir un sensor de humedad óptico.
Por la solicitud de patente alemana DE 10 2004
015 040 A1 se conoce una cámara dirigida horizontalmente a través
del vidrio de un vehículo. Para conseguir una función de sensor de
lluvia se propone acoplar la luz de una fuente de luz en el vidrio
de vehículo mediante un elemento de acople. La luz sufre varias
veces reflexión total dentro del vidrio de vehículo y a
continuación, mediante un elemento de desacople dispuesto en el
vidrio de vehículo, se desacopla y se dirige a una parte de un
sensor de cámara que no está prevista para la captación de imagen.
La luz difusa de la zona exterior no alcanza esta parte del sensor
de cámara gracias a un diafragma previsto especialmente para ello.
Como desarrollo se propone que los elementos de acople y de
desacople puedan formar una unidad en un cuerpo conductor de luz.
En este documento no se da a conocer cómo se puede realizar una
cámara con un cuerpo conductor de luz de este tipo.
Se propone el objetivo de conseguir un sistema
de cámara para un vehículo automóvil que se caracterice por una
construcción especialmente sencilla y un modo de funcionamiento
mejor.
Este objetivo se consigue según la invención de
modo que la cámara capta la luz de la zona exterior a través del
mismo cuerpo conductor de luz.
El sistema de cámara según la invención tiene un
cuerpo conductor de luz que, a diferencia del estado de la técnica,
sirve no sólo como elemento de acople y de desacople para una
función de captación de la intensidad de luz, sino que también
simultáneamente constituye una parte de la óptica para la función de
captación de imagen de la cámara.
El sistema de cámara puede separar sin mayor
dificultad las zonas de captación para la función de captación de
imagen y para la función de captación de la intensidad de luz.
Además ya no se precisa un diafragma adicional como protección
contra la luz difusa. Adicionalmente el cuerpo conductor de luz
permite un mejor acoplamiento de la luz en el vidrio de vehículo y
con ello un mejor reconocimiento de la humedad.
En las reivindicaciones dependientes y en la
descripción acompañada de figuras que sigue, se presentan
configuraciones ventajosas y desarrollos de la invención. A
continuación se describe la invención y se explica con más detalle
con la ayuda de dibujos esquemáticos. Las figuras muestran
la Fig.1, un primer ejemplo de realización de un
sistema de cámara representado en sección,
la Fig. 2, una imagen captada por un sistema de
cámara,
la Fig. 3, un segundo ejemplo de realización de
un sistema de cámara.
La Fig. 1 muestra un sistema de cámara según la
invención, en el que la cámara realiza una función combinada de
captación de imagen y de captación de intensidad.
En la cara interior de un vidrio de un vehículo
(1) y en particular del parabrisas de un vehículo automóvil se
encuentra acoplada la superficie exterior de un cuerpo conductor de
luz (5). La porción del cuerpo conductor de luz (5) opuesta a esta
superficie está unida con una cámara (2). Ventajosamente, de modo no
representado aquí, partes del cuerpo conductor de luz (5) pueden
formar una sola pieza con partes de la óptica (12). La cámara (2)
tiene internamente un sensor que resuelve la imagen, llamado a
continuación chip de cámara (13), cuya superficie constituye el
plano de imagen (8) de la cámara (2).
El plano de imagen (8) de la cámara (2) se
encuentra en el plano focal de la óptica (12), por lo que la cámara
(2) está enfocada al infinito. Por lo tanto un haz de luz (10, 6)
que incide paralelo forma una imagen en un punto (16, 17) del plano
de imagen (8).
El cuerpo conductor de luz (5) está fabricado
con el mismo material que el vidrio de vehículo (1) o con un
material con un índice de refracción similar, y permite por lo tanto
que la radiación pase sin refracción desde el vidrio de vehículo
(1) al cuerpo conductor de luz (5) y a la cámara (2). El cuerpo
conductor de luz (5) representado aquí sólo esquemáticamente, puede
estar formado por un prisma sólido o por un tubo lleno de un
material óptico transparente.
En la parte inferior del cuerpo conductor de luz
(5) se dispone una fuente de luz (3), preferentemente realizada
como LED infrarrojo que a través de una lente (11) acopla un haz de
luz paralelo (10) en la cara exterior inferior del cuerpo conductor
de luz (5). También aquí la lente (11) puede formar una sola pieza
con el cuerpo conductor de luz (5). A través del cuerpo conductor
de luz (5), el haz (10) entra sin refracción en el vidrio de
vehículo (1) y con un ángulo de incidencia que es mayor que el
límite del ángulo de reflexión total. Desde allí, el haz de luz
(10) se desvía mediante una reflexión total simple en la dirección
de la abertura del objetivo de la cámara (2).
Si se deposita humedad sobre el vidrio de
vehículo (1), entonces una parte de la luz proveniente de la fuente
de luz (3) se desacopla hacia la cara exterior del vidrio de
vehículo (1), con lo cual se reduce la fracción que por reflexión
total llega a la cámara (2). De forma correspondiente se reduce la
intensidad de luz captada por la cámara (2) respecto a la
intensidad que se capta cuando el vidrio de vehículo (1) está seco.
Así la cámara (2) puede reconocer el mojado del vidrio de vehículo
(1) y de este modo formar un sensor de empañado o de lluvia.
Mediante la configuración de la lente (11) se
ilumina una zona del vidrio de vehículo (1) en el que se puede
detectar la humedad depositada sobre el mismo. Cuanto mayor es la
zona iluminada en el vidrio de vehículo mayor es la probabilidad de
captar una gota de lluvia. Simultáneamente se reduce la variación de
señal que se produce por ejemplo por una única gota de lluvia.
Ventajosamente se utilizan varias fuentes de luz (3) con una o
varias lentes (11). Las fuentes de luz (3) forman imagen sobre
distintos grupos de pixels del chip de la cámara (13). Gracias a
esto se consigue tanto una zona iluminada del vidrio de vehículo (1)
suficientemente grande, como una variación de señal suficientemente
elevada cuando aparece humedad.
La zona iluminada por las fuentes de luz (3)
puede interseccionar con la zona del vidrio de vehículo (1) a
través de la cual la cámara (2) capta la imagen del exterior. Como
se muestra a continuación, las dos funciones de la cámara (2) no se
influyen mutuamente.
Alternativamente se puede prever también que la
fuente de luz (3) acople en el cuerpo conductor de luz (5) un haz
de luz convergente o divergente en lugar del haz de luz (10)
paralelo. Debido a esto, desde el vidrio de vehículo (1) llega a la
cámara luz de reflexión total con distintos ángulos, con lo cual el
punto imagen (16) en el plano de imagen de la cámara (2) se amplia
correspondientemente.
La luz que incide proveniente de la cara
exterior del vidrio de vehículo (1) se capta en la cámara (2)
formando una imagen. En la Fig. 1 se muestra el campo de visión
(14) de la cámara (2) como una primera superficie rayada. El cuerpo
conductor de luz (5), gracias al acoplamiento sin refracción con el
vidrio de vehículo (1), mantiene el cambio de dirección producido
por la difracción en el vidrio de vehículo (1). De aquí resulta un
campo de visión (14) de la cámara (2) en la zona exterior (15) del
vidrio de vehículo (1), comprendiendo la zona de captación de la
cámara (2) por lo menos la luz que incide rasante sobre el vidrio de
vehículo (1) desde una dirección.
En la Fig. 1 se representa a modo de ejemplo el
recorrido de los rayos de un haz de luz (6) que incide paralelo
desde el exterior (15) del vidrio de vehículo (1). El haz de luz
(6), después de la difracción al penetrar en el vidrio de vehículo
(1), discurre recto y se proyecta mediante la óptica de la cámara
(12) en un punto (17) del plano de imagen (8). El conjunto de todos
los haces de luz (6) que provienen de la zona exterior se reúnen en
una imagen (19) en el plano de imagen (8) de la cámara (2).
La posición lateral de un punto imagen (17) en
el plano de imagen (8) depende únicamente del ángulo de incidencia
del haz de luz (6). Así la zona de captación de la cámara (2) puede
tener el tamaño justo para que todo el campo de visión (14) se
proyecte únicamente en una parte de la superficie sensora del chip
de la cámara (13). En consecuencia, la luz que incide con un ángulo
más allá de la incidencia rasante puede ser captada por la cámara
(2), lo cual corresponde a la luz incidente desde la cara interior
del vidrio de vehículo (1).
Este sector angular que se puede captar
adicionalmente en la cámara (2) es utilizado aquí por la fuente de
luz (3) para realizar el sensor de humedad. Puesto que el ángulo de
iluminación de la fuente de luz (3) es contiguo con el sector
angular formado por el campo de visión exterior (14), también la
zona de proyección de la fuente de luz (3) en el plano de imagen
(8) de la cámara (2) es contigua lateralmente y sin intersección
con la zona de proyección de la zona exterior (15).
Ventajosamente las dos zonas se captan mediante
distintos ajustes de la cámara (2). En una primera captura se
regula el óptimo de los ajustes de la cámara (2) para la captación
de la zona exterior, mientras que la fuente de luz (3) permanece
desconectada. De este modo la eventual luz difusa procedente de la
fuente de luz no perturba la captación de la zona exterior. En una
segunda captación se conecta la fuente de luz (3) con mucha
luminosidad y se regulan los ajustes de la cámara (2) para esta
luminosidad elevada. La luz difusa que eventualmente procede de la
zona exterior y que en su caso puede ser muy luminosa, no perturba
significativamente la captación de la luz de la fuente de luz
(3).
Esto está ilustrado en la imagen de la cámara
mostrada en la Fig. 2, la cual por razones de impresión se ha
reducido a una representación en blanco y negro. Evidentemente, una
imagen de la cámara real, presentada por lo menos en escala de
grises, sería mucho más detallada que la figura esquemática
presentada aquí.
En la zona superior se reconoce la imagen (19)
de la zona exterior del vehículo captada por cámara; en la zona
inferior se muestran los puntos de imagen (16) ligeramente
aumentados de dos fuentes de luz. Los puntos de imagen (16) se
analizan mediante un dispositivo de análisis no representado, que en
particular puede ser un componente de la cámara, en lo que respecta
a su intensidad o a variaciones de su intensidad y se utilizan por
ejemplo para el control de un dispositivo de limpiaparabrisas.
La imagen (19) de la zona exterior tiene una
distorsión causada por el cuerpo conductor de luz. Esta distorsión
de imagen puede compensarse ligeramente mediante un dispositivo de
análisis, en especial para la presentación sobre una pantalla de la
imagen (19) captada.
Tal como se ha descrito, la captación de la zona
exterior (15) para formación de imagen está limitada al ángulo de
visión (14) de la cámara (2). La luz procedente de la segunda zona
contigua (18) representada por un rayado, en el semiespacio sobre
el vidrio de vehículo (1), no puede alcanzar la cámara (2). Sin
embargo, tal como muestra la Fig. 3, la luz de esta zona puede
conducirse a través del cuerpo conductor de luz (5) hasta un
segundo sensor óptico que como sensor de luz ambiental (9) capta la
luminosidad del sector (18) de la zona exterior (15).
Ventajosamente el sensor de luz ambiental (9)
puede estar dispuesto junto con la fuente de luz (3) sobre un mismo
soporte de circuito (4). En una forma de realización preferida la
fuente de luz (3), el soporte de circuito (4) y/o el sensor de luz
ambiental (9) forman una unidad de montaje común junto con el cuerpo
conductor de luz (5).
- 1
- Vidrio de vehículo
- 2
- Cámara
- 3
- Fuente de luz
- 4
- Soporte de circuito
- 5
- Cuerpo conductor de luz
- 6
- Haz de luz
- 7
- Eje óptico
- 8
- Plano de imagen
- 9
- Sensor de luz ambiental
- 10
- Haz de luz paralelo (procedente de la fuente de luz)
- 11
- Lente
- 12
- Óptica de la cámara
- 13
- Chip de la cámara
- 14
- Campo de visión
- 15
- Zona exterior
- 16
- Punto (imagen)
- 17
- Punto (imagen)
- 18
- Sector (de la zona exterior)
- 19
- Imagen (de la zona exterior)
Claims (15)
1. Sistema de cámara para un vehículo automóvil,
con una cámara (2) dirigida hacia un vidrio de vehículo (1) la cual
capta una imagen (19) de la zona exterior (15) del vidrio de
vehículo (1) situada en el lado opuesto a la cámara (2), y que
además capta la intensidad de una radiación de una fuente de luz
reflejada en la superficie frontera entre el vidrio de vehículo (1)
y la zona exterior (15), en donde un cuerpo conductor de luz
dispuesto en el vidrio de vehículo, acopla la radiación de la
fuente de luz hacia el interior del vidrio de vehículo y la
desacopla hacia el exterior del vidrio de vehículo,
caracterizado porque,
la cámara (2) capta la imagen de la zona
exterior (15) a través del mismo cuerpo conductor de luz.
2. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo conductor de luz (5) está
realizado como un prisma.
3. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo conductor de luz (5) está
formado por un tubo lleno de un material ópticamente activo.
4. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuente de luz (3) emite un haz de
luz paralelo (10) en el cuerpo conductor de luz (5).
5. Sistema de cámara según la reivindicación 4,
caracterizado porque el haz de luz paralelo (10) sufre
reflexión total en el vidrio de vehículo (1).
6. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuente de luz (3) emite luz
convergente o divergente en el cuerpo conductor de luz (5).
7. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque las zonas de captación para la imagen
de la zona exterior (15) y para la radiación de la fuente de luz (3)
se encuentran una junto a la otra sin intersección en el plano de
imagen (8) de la cámara (2).
8. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque el campo de visión (14) de la función
de captación de imagen de la cámara (2) sobre el vidrio de vehículo
(1), y la zona de reflexión total sobre la cara exterior del vidrio
de vehículo (1), se intersecan por lo menos parcialmente.
9. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cámara (2) está enfocada sobre un
plano que se encuentra fuera del vehículo automóvil.
10. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque se prevé un sensor de luz ambiental (9)
independiente de la cámara (2), el cual capta a través del cuerpo
conductor de luz (5) luz de una zona exterior (15) del vidrio de
vehículo (1) que no se encuentra en el campo de visión (14) de la
función de captación de imagen de la cámara (2).
11. Sistema de cámara según la reivindicación
10, caracterizado porque el sensor de luz ambiental (9) forma
una unidad de montaje con la fuente de luz (3) y/o están dispuestos
sobre el mismo soporte de circuito (4).
12. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque por lo menos la fuente de luz (3) y el
cuerpo conductor de luz (5) forman conjuntamente un componente de
montaje.
13. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo conductor de luz (5) tiene un
índice de refracción similar al del vidrio de vehículo (1) y
preferentemente es del mismo material.
14. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo conductor de luz (5) está
realizado formando una misma pieza con el vidrio de vehículo (1) y/o
con partes de la óptica de la cámara (12).
15. Sistema de cámara según la reivindicación 1,
caracterizado porque un dispositivo de análisis rectifica la
imagen captada por la cámara (2).
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