FR2967107A1

FR2967107A1 - Montage de camera et son procede pour un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2967107A1
Application number: FR1159933A
Authority: FR
Inventors: Reinhold Fiess; Annette Frederiksen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2012-05-11
Anticipated expiration: 2031-11-03
Also published as: FR2967107B1; CN102566212B; US20120113258A1; DE102010043479A1; DE102010043479B4; US9676329B2; CN102566212A

Abstract

Montage de caméra (1) pour un véhicule automobile comportant une caméra (2) avec un capteur d'image (3) pour donner des signaux image (S1) et des éléments optiques (12, 13, 14), les éléments optiques (12, 14) d'une première optique de caméra (24) saisissant un premier champ environnant pour en donner une image selon une première distance-objet sur le capteur d'image (3) et des éléments optiques (12, 13, 14) constituant une seconde optique de caméra (25) pour saisir un second champ environnant et en donner l'image avec une seconde distance-objet différente de la première distance-objet sur le capteur d'image (3). Les éléments optiques (12, 13, 14) comportent un élément optique commuté (14) qui, dans un premier état de commutation, fait partie de la première optique (24) de caméra et qui, dans un second état de commutation, fait partie de la seconde optique de caméra (25).

Description

i Domaine de l'invention La présente invention concerne un montage de caméra pour un véhicule automobile comportant une caméra avec un capteur d'image pour donner des signaux image et des éléments optiques, les éléments optiques d'une première optique de caméra saisissant un premier champ environnant pour en donner une image selon une première distance-objet sur le capteur d'image et les éléments optiques d'une seconde optique de caméra saisissant un second champ environnant pour en donner l'image avec une seconde distance-objet différente io de la première distance-objet sur le capteur d'image. L'invention concerne également un procédé de gestion d'un tel montage de caméra. Etat de la technique Les montages de caméra pour les véhicules automobiles 15 sont connus dans leur principe. Ainsi on connaît des montages de caméra utilisés pour saisir le champ environnant d'un véhicule automobile pour un système d'assistance de conduite. Les données image prises par le montage de caméra et correspondant au champ environnant du véhicule servent à assister le conducteur, par exemple sous la 20 forme d'une assistance de l'angle mort, ou encore pour détecter des panneaux de signalisation ou des traces sur la chaussée, ou encore pour surveiller la circulation. I1 est également connu d'utiliser les montages de caméra pour saisir l'état du pare-brise. Le document DE 102004015040 Al décrit un capteur de 25 pluie fondé sur un système vidéo exploitant d'une part, une image nette de l'environnement du véhicule et d'autre part, de la vitre en répartissant le capteur d'image en deux zones d'image juxtaposées, et qui sont exploitées en technique de traitement d'image. La caméra elle-même est focalisée à l'infini ; en pratique, il s'agit d'une distance de 15-30 mètres 30 pour la zone de l'image saisie avec cette distance focale appelée image primaire ; elle est par exemple utilisée pour des fonctions telles que les systèmes d'assistance de conduite, d'assistance de maintien dans une voie ou couloir de circulation (système LDW, système d'avertissement de sortie de couloir) ou encore pour la reconnaissance de signaux routiers. 35 Un élément optique supplémentaire, une lentille ou un miroir, focalise 2 l'image de la caméra dans l'autre plage d'image, c'est-à-dire l'image secondaire, sur le pare-brise. L'image des gouttes de pluie focalisées sur la vitre par la caméra est exploitée par un algorithme de traitement d'image pour détecter les gouttes. La répartition du capteur d'image fait s que l'image primaire ne dispose pas de toute la surface du capteur. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et a ainsi pour objet un montage de caméra du type défini ci-dessus caractérisé en ce que les éléments io optiques comportent un élément optique commuté qui, dans un premier état de commutation, fait partie de la première optique de caméra et qui, dans un second état de commutation, fait partie de la seconde op-tique de caméra. L'invention a également pour objet un procédé de gestion ls d'un montage de caméra de véhicule automobile du type défini ci-dessus ayant une caméra avec un capteur d'image pour donner des signaux d'image et des éléments optiques, * les éléments optiques formant une première optique de caméra pour saisir un premier champ environnant et en donner l'image pour une 20 première distance-objet sur le capteur d'image et les éléments op-tiques formant une seconde optique de caméra pour saisir un second champ environnant et en donner l'image avec une seconde distance-objet différente de la première distance-objet sur le capteur d'image, * les éléments optiques ayant un élément optique commuté qui, dans 25 un premier état de commutation fait partie de la première optique de caméra, et qui, dans un second état de commutation, fait partie de la seconde optique de caméra, procédé comprenant les étapes suivantes, répétées : 30 a) commutation de l'élément optique dans le premier état de commu- tation, et 35 b) commutation de l'élément optique dans le second état de commu- tation. Le montage de caméra et son procédé de gestion selon l'invention offrent l'avantage de pouvoir utiliser toute la surface du cap- teur pour l'image primaire focalisée sur une première distance-objet et 3 d'utiliser une image secondaire focalisée suivant une seconde distance-objet, différente de la première distance-objet, sur une partie ou sur la totalité de la surface de capteur. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'envisager une mise en oeuvre d'un capteur d'image plus grand et s d'une électronique de lecture appropriée. En outre, on évite les perturbations réciproques dans la zone transitoire entre les deux zones d'image distinctes selon l'état de la technique sans avoir à utiliser de diaphragme qui, à son tour, donne un profil de luminosité défavorable dans la zone transitoire. I1 n'y a qu'une faible perturbation de la fonction primaire à l'intégration d'un capteur de pluie dans la caméra d'assistance de conduite. I1 est également avantageux que suivant l'état de la circulation, on utilise une durée d'observation appropriée pour l'image primaire et l'image secondaire. Une telle commutation dynamique permet ls la meilleure adaptation à l'état de l'environnement. Un autre avantage est que les fonctions primaires qui exploitent l'image primaire disposent toutes des zones marginales du capteur d'image. Précisément les fonctions primaires nécessitent généralement plus de zones marginales de l'image. Par exemple, pour le système LDW, il faut exploiter la zone infé- 20 rieure pour détecter le tracé de la chaussée. La détection des panneaux routiers et des feux ne nécessite pas la zone d'image supérieure. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un montage de caméra de véhicule représenté 25 schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un montage de caméra selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective du montage de caméra, - la figure 3 est une vue en perspective d'un support du montage de 30 caméra, et - la figure 4 montre un ordinogramme d'un mode de réalisation du procédé de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Par convention dans les différentes figures, on utilisera 35 les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.

4 Un montage de caméra 1 de véhicule est destiné à saisir l'environnement. Le montage de caméra 1 comprend une caméra 2 et un support de caméra 11. Le support de caméra 11 est fixé à une vitre 4 du véhicule (ici il s'agit du pare-brise) à l'intérieur de l'habitacle non détaillé. Le support porte et positionne la caméra 2. La caméra 2 a un boîtier 10, un capteur d'image 3 ainsi que des éléments optiques. Les éléments optiques comprennent un objectif 12 représenté ici par une lentille, un miroir de déflexion 13 ainsi qu'un élément optique commuté 14. L'élément optique commuté (ou commutable) 14 est transparent io dans son premier état de commutation et réfléchissant dans son second état de commutation. Le capteur d'image 3 est réalisé avec des semi-conducteurs tels que par exemple des composants CMOS ou CCD pour fournir des signaux image S1. Une première optique de caméra 24 composée de plusieurs éléments optiques 8, à savoir de l'objectif 12 et de 15 l'élément optique commutable 14, donne une image d'un premier environnement qui est ici l'environnement devant le véhicule selon le sens de déplacement de celui-ci à travers la vitre 4 par une image nette sur le capteur d'image 3. L'élément optique commuté 14 est pour cela dans son premier état de commutation, c'est-à-dire la transmission. Le pre- 20 mier rayonnement 20 incident qui traverse la vitre 4 du véhicule donne une image ou est focalisé sur toute la plage 7a, 713 du capteur d'image 3. Une seconde optique de caméra 25 composée de plu-sieurs éléments optiques 8, à savoir de l'objectif 12, de l'élément optique 25 commuté 14 et du miroir de renvoi 13, donne une image nette d'un second environnement qui est ici le détail A de la surface 15 de la vitre 4 sur la zone de capteur 713 du capteur image 3. L'élément optique commuté 14 est pour cela dans son second état de commutation, à savoir la réflexion. Ainsi, le second rayon 21, partant du segment A de la vitre 4 30 du véhicule, ou le second rayon 21 qui traverse le segment A, arrivent successivement sur le miroir de renvoi 13, l'élément optique commuté 14 et l'objectif 12 pour donner une image ou être focalisés sur la zone 713 du capteur image 3. Le second rayon 21 peut venir, comme indiqué, du champ environnant du véhicule et arriver à travers la vitre 4 du vé- 35 hicule, le cas échéant tomber sur une goutte d'eau 6 sur la vitre ou 2967107 s aussi provenir de l'habitacle du véhicule et être réfléchi de façon appropriée. La figure 1 ne montre pas le chemin optique précis à travers la vitre 4 et la goutte d'eau 6 dans un but de simplification. Dans cet exemple de réalisation, la distance-objet de la s première optique de caméra 24 est réglée sur l'infini ; la distance-objet de la seconde optique de caméra 25 est une distance finie, portant sur un point dans la zone de la vitre 4. Grâce à une distance appropriée entre les miroirs 13 (l'élément optique 13 est commuté dans son second état) 14 la distance-objet sera suffisamment grande pour donner de la io zone A, relativement proche de la caméra 2, de bonnes caractéristiques d'image sur le capteur image 3. En variante, il est également possible d'utiliser des éléments optiques 12, 13, 14 ayant d'autres distances-objet ou d'utiliser des éléments optiques supplémentaires tels que par exemple des lentilles et/ou des réseaux. ls En outre, le montage de caméra 1 comporte une installation d'exploitation 5 pour exploiter les signaux image S1, les informations d'image de la première plage 7a et celles de la seconde plage 713 du capteur d'image 3. Les informations d'image du second environnement A sont exploitées ici pour déterminer l'état de la vitre 4 du véhicule. 20 L'installation d'exploitation 5 est notamment conçue pour déterminer un mouillage du segment A de la vitre 4 du véhicule modifié par des gouttes d'eau 6 et d'utiliser ces informations, par exemple dans le cadre d'une fonction de capteur de pluie, pour commander un essuie-glace. En variante ou en plus, il est également possible de déterminer la saleté 25 ou un dommage de la vitre 4, par exemple une rayure. Le montage de caméra 1 comporte avantageusement une source lumineuse 9 constituée par une ou plusieurs diodes LED permettant d'éclairer en plus le segment A de la vitre 4 avec un rayon 22. La source lumineuse 9 est installée pour que le rayonnement 22 réfléchi dans la zone du segment 30 A arrive par l'intermédiaire de la seconde optique de caméra 25 sur le capteur d'image 3. La source lumineuse 9 permet notamment, lorsque les conditions lumineuses sont mauvaises, par exemple de nuit, d'éclairer le segment A pour avoir une image suffisamment précise du détail A sur le capteur image 3 ; cette situation est avantageuses pour 35 exploiter l'état de la vitre. La source lumineuse 9 peut, comme représen-

6 tée, être commandée par des signaux de commande S2 venant de l'unité d'exploitation 5 qui constitue ainsi une unité de commande. Elle peut également être commandée par d'autres installations. Ainsi, le capteur d'image 3 et l'objectif 12 sont installés dans le boîtier 10 de la caméra 2. Le miroir de renvoi 13, l'élément op-tique commuté 14 et la source lumineuse 9 sont installés sur ou dans un support de caméra 11 qui constitue ainsi le propre module pour la fonction de détection de l'état de la vitre. En variante, il est toutefois également possible de prévoir sur le boîtier 10 de la caméra au moins io certaines parties de la seconde optique de caméra 25 et/ou de la source lumineuse 9. L'unité d'exploitation 5 est avantageusement logée dans le boîtier de caméra 10 ; mais elle peut également être à l'extérieur du boîtier, par exemple faire partie d'une unité centrale de commande du 15 système d'assistance de conduite. En variante, le second environnement peut être, non pas le segment A de la vitre 4 du véhicule, mais par exemple l'environnement du véhicule tel qu'un bord de route, des panneaux de signalisation au bord de la route ou des panneaux de circulation rou- 20 tière au-dessus du véhicule ou encore l'habitacle du véhicule et selon l'invention, on peut régler une autre distance-objet que pour le premier champ environnant. La déviation de la direction de visée peut se faire à l'aide d'éléments optiques et en particulier des miroirs. Dans le montage de caméra 1, les éléments optiques 12, 25 13, 14 comportent un élément optique commuté 14 qui, dans un premier état de commutation, fait partie de la première optique de caméra 24 et dans son second état de commutation, il fait partie de la seconde optique de caméra 25. L'ensemble de l'élément optique commuté 14 peut être commuté et installé en partie dans le chemin optique de la 30 première optique de caméra 24 et donner l'image du second environne-ment sur la zone 713 du capteur d'image 3. En variante, il est possible de ne commuter qu'une partie de l'élément optique commuté 14. Dans cette configuration, l'ensemble de l'élément optique commuté 14 ne se-rait installé qu'en partie dans le chemin du faisceau de la première op- 35 tique de caméra 24 et le second environnement serait formé en image

7 sur une partie du capteur d'image. En variante, l'ensemble de l'élément optique commuté 14 pourrait être commuté et être installé en totalité dans le chemin du faisceau de la première optique de caméra 24 et le second environnement formerait une image complète sur le capteur s d'image 3, sur les deux zones partielles 7a et 713 du capteur d'image 3. Dans toutes les variantes, l'ensemble du capteur d'image est disponible pour le premier champ environnant. L'élément optique commuté 14 est pratiquement transparent dans son premier état de commutation et pratiquement réfléchissant dans son second état de commutation. En variante, on peut envisager d'autres états de commutation qui sont des états intermédiaires entre le premier et le second état de commutation. La transmission peut être modifiée en fonction de la tension appliquée dans une plage comprise sensiblement entre 0 % et 100 %. Suivant l'état de plu- 15 viosité, on peut modifier de manière dynamique la transmission du miroir principal. Par temps sec, on choisira par exemple la transmission la plus élevée. Dans un tel état intermédiaire, le premier champ environnant et le second champ environnant seront combinés sur le capteur d'image selon un rapport de composition commandé. Un programme 20 d'exploitation permet d'en tenir compte. A ces moyens supplémentaires pour une exploitation plus compliquée, s'opposent les fonctions primaires consistant à utiliser l'image de la caméra dans des intervalles de temps particulièrement longs. I1 est en outre possible de commuter à des intervalles de temps réguliers et d'assurer ainsi un contrôle plus 25 précis de l'état de pluviosité. L'élément optique commuté est en un matériau électrochrome. Les miroirs commutés peuvent être réalisés en technique LCD. La figure 4 montre un ordinogramme du procédé de gestion d'un montage de caméra de véhicule automobile comportant une 30 caméra 2 avec un capteur d'image 3 pour émettre des signaux d'image S1 et des éléments optiques, ces éléments optiques ayant un élément optique commuté. Les étapes de procédé suivant se répètent : a) commutation de l'élément optique commuté dans son premier état de commutation, et 2967107 s b) commutation de l'élément optique dans son second état de commutation. Dans l'étape de procédé a), l'élément optique commuté 14 est dans son premier état de commutation et il fait partie d'une pre- mière optique de caméra 24 pour saisir un premier champ environnant et donner l'image de ce premier champ environnant avec une première distance-objet sur le capteur image 3. Dans l'étape de procédé b), l'élément optique commuté 14 est dans son second état de commutation et il fait partie d'une seconde io optique de caméra 25 pour saisir un second champ environnant et en donner l'image avec une seconde distance-objet différente de la première distance-objet sur le capteur image 3. De manière avantageuse, le premier état commuté est beaucoup plus long que le second état commuté. De préférence, on 15 commande la commutation entre le premier état et le second état sui- vant la situation de conduite et/ou les conditions météorologiques. 20 NOMENCLATURE

1 Montage de caméra 2 Caméra s 3 Capteur d'image 4 Vitre/pare-brise Unité d'exploitation 6 Goutte d'eau 7a Zone de capteur io 7b Zone de capteur 8 Elément optique 9 Source lumineuse Boîtier de caméra 11 Support de caméra ls 12 Objectif 13 Miroir de renvoi 14 Elément optique commuté 20 Premier rayon 21 Second rayon 20 24 Optique de caméra 25 Seconde optique de caméra

A Segment de la surface 15 de la vitre SI Signal image 25 S2 Signal de commande 30

Claims

REVENDICATIONS1» Montage de caméra (1) pour un véhicule automobile comportant une caméra (2) avec un capteur d'image (3) pour donner des signaux image (S 1) et des éléments optiques (12, 13, 14), * les éléments optiques (12, 14) d'une première optique de caméra (24) saisissant un premier champ environnant pour en donner une image selon une première distance-objet sur le capteur d'image (3) et des éléments optiques (12, 13, 14) constituant une seconde optique de caméra (25) pour saisir un second champ environnant et en donner io l'image avec une seconde distance-objet différente de la première distance-objet sur le capteur d'image (3), montage caractérisé en ce que les éléments optiques (12, 13, 14) comportent un élément optique commuté (14) qui, dans un premier état de commutation, fait partie de la 15 première optique (24) de caméra et dans un second état de commutation, fait partie de la seconde optique de caméra (25). 2» Montage de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 l'élément optique commuté (14) est installé totalement ou en partie dans le chemin optique de la première optique de caméra (24). 3» Montage de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 l'élément optique commuté (14) est pratiquement transparent dans son premier état de commutation et pratiquement réfléchissant dans son second état de commutation. 4» Montage de caméra selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que l'élément optique commuté (14) est en une matière électrochrome. 5» Montage de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que 35 l'élément optique commuté (14) est en un matériau LCD. 5 ioii 6» Montage de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément optique commuté (14) a une plage à effet optique commuté et une plage à effet optique non commuté. 7» Montage de caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage (1) est conçu comme capteur de pluie dans son second état de commutation. 8» Procédé de gestion d'un montage de caméra de véhicule automobile ayant une caméra (2) avec un capteur d'image (3) pour donner des signaux d'image (S1) et des éléments optiques, * des éléments optiques formant une première optique de caméra (25) 15 pour saisir un premier champ environnant et en donner l'image pour une première distance-objet sur le capteur d'image (3), des éléments optiques formant une seconde optique de caméra (25) pour saisir un second champ environnant et en donner l'image avec une seconde distance-objet différente de la première distance-objet sur le capteur 20 d'image (3), * des éléments optiques ayant un élément optique commuté (14) qui, dans un premier état de commutation fait partie de la première op-tique de caméra, et dans un second état de commutation, fait partie de la seconde optique de caméra (25), 25 procédé comprenant les étapes suivantes, répétées : a) commutation de l'élément optique (14) dans le premier état de commutation, et b) commutation de l'élément optique (14) dans le second état de commutation. 30 9» Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier état de commutation dure beaucoup plus longtemps que le second état de commutation. 3512 10» Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la commutation entre la premier état et le second état de commutation est commandée en fonction d'une situation de conduite et/ou d'un état 5 météorologique.