WO2019015760A1 - Interface de commande pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2019015760A1 PCT/EP2017/068386 EP2017068386W WO2019015760A1 WO 2019015760 A1 WO2019015760 A1 WO 2019015760A1 EP 2017068386 W EP2017068386 W EP 2017068386W WO 2019015760 A1 WO2019015760 A1 WO 2019015760A1
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emitting diode
optical elements
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Antoine-Camille PETRUCCI
Pierre Mermillod
François GRANDCLERC
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Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
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    • B60Q3/70—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by the purpose
    • B60Q3/76—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by the purpose for spotlighting, e.g. reading lamps

Definitions

  • the present invention relates to a control interface for a motor vehicle, in particular for the passenger compartment of a motor vehicle and the control of functions thereof, including in particular a gesture sensor for remote detection and interpretation of a gesture. of the user.
  • consoles that dispense with a physical control interface in the form of a joystick.
  • These consoles operate on the principle of gesture recognition including the hand of a user who are then interpreted and associated with commands in the game that the user is playing.
  • This control technology has also found its entry into the automotive field.
  • control interface In addition, the number of functions controlled by a control interface is constantly increasing.
  • a gesture detection control interface For example arranged in a ceiling module (also called "dome module” in English)
  • This system allows to perform gesture recognition so that the driver can interact with the vehicle intuitively and without loss of attention to the level of his conduct.
  • the control interface will be able to identify the actions of the driver and interpret them to convert them into a command.
  • raising your hand can for example be interpreted as a command to increase the temperature of the passenger compartment.
  • the driver can also perform the gestures blindly and without the need to touch the console in the middle, which could distract the driver from the road to locate where to touch such a control screen .
  • a detection space is defined.
  • This detection space is for example in a three-dimensional volume located above the console in the middle in front of the dashboard.
  • the control interface includes in particular a camera which is directed towards the detection space and a specific lighting device of this space.
  • the light in the cabin is very changeable.
  • the brightness can be obscured for example by shadows or passages in tunnels, by the passage of clouds or simply by the fact that it is night.
  • gesture detection control interface must work in all driving conditions.
  • the lighting device of the detection space most often comprises infrared light emitting diodes.
  • the beams emitted by diodes are quite directional and half of the light power is emitted in a transmission cone having an opening angle of about 120 °.
  • the luminous intensity varies from the center to the edges of the image.
  • This phenomenon is known by the name "relative illumination” and comes in particular from a natural decay of the light traversed by the lens from the center to the periphery. This quantity varies according to the power four of the cosine of the field angle.
  • An object of the present invention is to provide a gesture sensor control interface which improves, or even guarantees a good detection of gestures throughout the detection space.
  • control interface for a motor vehicle, said control interface comprising:
  • a lighting device of the detection space comprising at least one light-emitting diode intended to emit light
  • the illumination device comprises a matrix of transparent optical elements for the light emitted by the light-emitting diode, these optical elements having a truncated shape.
  • each light-emitting diode Due to the optical element disposed in front of each light-emitting diode, it is possible to increase the illumination at the periphery of the detection space.
  • the control interface may have one or more of the following features taken alone or in combination:
  • the optical elements have a divergent truncated shape away from the light emitting diode.
  • the matrix comprises a transparent plate carrying said optical elements.
  • Said optical elements are for example arranged in columns and in aligned rows.
  • Said optical elements may be arranged in rows, the optical elements of two adjacent rows being offset with respect to each other.
  • the optical elements have a symmetry of revolution, the axis of revolution being parallel to the optical axis of the light emitting diode.
  • the optical element has a truncated cone or truncated paraboloid shape.
  • the diameter of the apex of the optical element forming the light entry surface may be between 20% and 40%, in particular 30% of the diameter of the base of the optical element.
  • the height of the optical element may be between 40% and 60%, in particular 50% of the diameter of the base of the optical element.
  • the lighting device comprises for each light emitting diode a reflector surrounding the light emitting diode.
  • the reflector is for example a specular reflector.
  • the reflector may comprise four walls surrounding the light-emitting diode and standing perpendicular to the plane on which the light-emitting diode rests.
  • Each wall of the reflector has, for example, a specular coating reflective, especially aluminum.
  • the interface further comprises a protective facade disposed downstream of the light emitting diode and the observation camera and forming said transparent plate carrying the optical elements.
  • the protective facade may be made of plastics material, in particular polycarbonate, and in that the rear face of the protective facade presents, at the places intended to face the light-emitting diodes, the optical elements of divergent truncated shape, the front face of the protective facade intended to be vis-à-vis the user being flat.
  • the light-emitting diode is in particular configured to emit in the infrared and in that the observation camera is configured to detect in the infrared.
  • the lighting device comprises in particular at least four light-emitting diodes arranged around the camera in a rectangular shape.
  • the interface may be configured to detect a gesture of a user in the detection space and further comprises a processing and control unit which is connected to the observation camera and configured to identify a gesture performed by a user and to generate a command of a function from the identified gesture.
  • the invention also relates to a ceiling lamp module intended to be mounted in a region of the vehicle at the usual location of the interior rearview mirror, characterized in that it comprises a control interface as described above.
  • FIG. 1 represents a diagram of a portion of the interior passenger compartment of a motor vehicle comprising a control interface installed as an example at the level of a ceiling lamp module,
  • FIG. 2 represents a simplified cross-sectional diagram of an embodiment of a control interface
  • FIG. 3 represents a bottom view of a diagram of part of the control interface according to the embodiment of FIG. 2
  • FIG. 4 is a perspective view of an individual optical element
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical element according to another embodiment
  • FIGS. 6A and 6B are views over optical element arrays according to other embodiments.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an example of a light-emitting diode surrounded by an associated reflector
  • FIG. 8 is a block diagram of a control interface according to the embodiment of FIG. 2,
  • Figure 9 shows a field plot of the relative illumination of the camera lens and the illumination of the detection space as well as the resultant seen by the camera sensor.
  • the identical elements bear the same reference numbers.
  • upstream and downstream are defined with reference to the direction of propagation of the light beams.
  • upstream is meant that one element is placed before another with respect to the direction of propagation of a light beam.
  • downstream is understood to mean that one element is placed after another relative to the direction of propagation of the light beam.
  • the horizontal plane is designated by a reference (X, Y) and the vertical direction by the Z direction, the three directions forming a trihedron (X, Y, Z), fixed with respect to a control interface 100.
  • These axes may correspond to to the denomination of the axes in a motor vehicle, that is to say by convention, in a vehicle, the axis X corresponds to the longitudinal axis of the vehicle, Y corresponds to the transverse axis of the vehicle and the axis Z to the vertical axis of the vehicle.
  • FIG. 1 schematically shows the front part of a passenger compartment 1 of a motor vehicle seen from the rear part of the vehicle and comprising a control interface 100 which can for example be configured to detect a gesture of a user and to trigger a command by function of the detected gesture.
  • the passenger compartment 1 comprises in particular a driver's seat noted -C- arranged behind a steering wheel 3 and a dashboard 5, a passenger seat noted -P-, a center console 7, an interior mirror 9 and a ceiling module 11 also called dome or dome-ceiling lamp in which is placed and mounted the control interface 100.
  • the ceiling module 11 is placed near the rearview mirror 5 in the upper central part of the front part of the passenger compartment 1.
  • the control interface 100 is configured to scan and detect, for example, gestures, in particular of a user's hand, in a detection space 20.
  • the detection space 20 is approximately a parallelepiped Rectangular located above a gear lever 13 and between the driver seats - C- and passenger -P- and below the ceiling module 11.
  • the detection space 20 is for example a three-dimensional space having a shape substantially cubic, for example a cube of 20cm side, represented here by a dotted cube located in the field of view of the control interface 100.
  • control interface 100 may also be arranged at other places in the passenger compartment 1, for example at the level of the central console 7, at the dashboard 5 or any other location suitable for detection a gesture from a user.
  • Such a control interface 100 may in particular be installed for certain functions such as air conditioning and audio system on the ceiling of the vehicle at the rear passengers.
  • the gesture of the user to be detected corresponds for example to a movement of the arm or the hand, for example an upward movement of the arm to control an increase in the control temperature of the air conditioning or a circular movement of the hand to control the increase of the loudspeaker volume.
  • control interface 100 comprises a camera 103, in particular an infrared camera, mounted on a printed circuit board (PCB) 104 and configured to detect a gesture of a user in the detection space 20.
  • a camera 103 in particular an infrared camera
  • PCB printed circuit board
  • the control interface 100 further comprises a lighting device 107 comprising at least one, in this case, four light-emitting diodes 109 distributed around the camera 103.
  • the light-emitting diodes 109 may also be mounted on the printed circuit board 104.
  • the light emitting diodes 109 are for example configured to emit in the infrared range, for example in the near infra-red, that is to say in a frequency spectrum of between 850 nm and 940 nm.
  • the use of light radiation and infra-red detection provides illumination and invisible detection for the user so that the user's vision is not disturbed by the operation of the camera. command interface 100.
  • the four light-emitting diodes 109 are in a rectangular shape whose center corresponds to the location of the camera 103. This embodiment seems well suited for a detection space 20 of parallelepipedic shape.
  • n light-emitting diodes 109 (n being a natural number greater than or equal to three) forming a form of a regular polygon of order n with the light-emitting camera. observation 103 in the center.
  • the lighting device 107 further comprises one or more matrices 110 of optical elements 111 which are transparent for the light emitted by the light-emitting diodes 109, that is to say in the infrared, in particular the near infrared.
  • optical elements 111 have a truncated shape. More precisely, they may have a divergent truncated shape or flare away from the light-emitting diode 109.
  • a matrix 110 may be provided for each light-emitting diode 109 comprising as many optical elements 111 as necessary to cover the output angle of the light beams coming from an associated light-emitting diode 109.
  • a single matrix 110 having an extent for covering all the light-emitting diodes 109, but sparing a central zone so as not to deform the light rays coming from the detection space 20 to be detected. by the camera 103.
  • the matrix 110 of optical elements 111 makes it possible to recess the lighting in the peripheral zones of the detection space 20 to compensate for the phenomenon of the relative illumination and to guarantee a good identification of the gestures throughout the detection space.
  • the matrix comprises for example a transparent plate 113 carrying said optical elements 111.
  • This transparent plate 113 may more specifically be a protective facade.
  • control interface 100 can further include a protective facade 113.
  • This is a style piece visible by the passengers of the vehicle which serves to protect the electronics and optics of the control interface 100 and to hide them from the view of the passengers.
  • the outer surface 113A which is visible to the passengers is flat or even smooth.
  • the optical elements 111 are integrated in the protective facade 113 and made in one piece with the latter on the rear face 113B of the protective facade 113. This reduces the number parts of the control interface 100 and it is unnecessary to provide additional support for the optical elements 111.
  • the protective facade 113 is transparent for the wavelength emitted by the light-emitting diodes 109 and is for example part of the ceiling module 11.
  • the protective facade 113 is for example made of plastic and in particular polycarbonate.
  • the optical elements 111 may therefore be integral with the protective facade 113.
  • the optical elements 111 can thus be made injection molding together with the protective facade 113, the optical elements 111 being located at the locations of the protective facade 113 intended to be vis-à-vis the light-emitting diodes 109.
  • the matrix 110 for example in plate form and the optical elements 111 are separated from the protective facade 113 and disposed at a distance therefrom.
  • Figures 4 and 5 show two different embodiments of optical elements 111.
  • the optical element 111 has a truncated paraboloid shape and in FIG. 5 a truncated cone shape.
  • the optical elements 111 have a symmetry of revolution, the axis of revolution being parallel to the optical axis
  • each optical element 111 has a light input face 20 1 and an output face 203 which is parallel to and larger than the input face 1.
  • the diameter of the apex Ds of the optical element forming the light entry surface is between 20% and 40%, in particular 30% of the diameter of the base D B of the optical element 111 forming the face of the light. exit.
  • the height H of the optical element 111 is between 40% and 60%, in particular 50% of the diameter of the base of the optical element D B.
  • light rays coming from the light-emitting diode 109 strike the optical element 111 of divergent truncated shape on the input face 1 and on the sides 205 of the optical element 111.
  • a light ray which is parallel to the axis of symmetry of revolution of the optical element 111 passes through the latter without being deflected.
  • a light ray striking the optical element on the lateral flank 205 penetrates into the optical element, but it is deflected away from the axis of symmetry of revolution of the optical element 111 and thus also of the optical axis AO of the light-emitting diode 109.
  • Figures 6A and 6B are views over optical element arrays
  • the optical elements 111 are arranged in columns and in aligned rows.
  • the optical elements 111 are arranged in rows so that the optical elements 111 of two adjacent rows are offset relative to each other (staggered arrangement).
  • optical elements 111 are therefore arranged downstream of the associated light-emitting diodes 109, that is to say on the optical path of the light rays emitted by the light-emitting diode 109.
  • Each optical element 111 has the function of partially modifying the the direction of the light rays emitted by the light-emitting diode 109 to make the illumination of the detection space 20 greater at the periphery of the detection space 20 than in the center thereof.
  • the distance between an electroluminescent diode 109 and an optical element 111 is not a critical parameter and is for example a few centimeters.
  • a reflector 115 is associated with each light-emitting diode 109 so as to increase the number of light rays emitted by the light-emitting diode 109 which reach the detection space 20 .
  • the reflector 115 surrounds the light-emitting diode 109 so as to reflect the light rays emitted by the light-emitting diode 109 whose emission angle is greater than a predetermined threshold with respect to the axis optical light-emitting diode 109, for example 120 °.
  • the reflector 115 has a tubular shape.
  • the section of the reflector 115 may be rectangular.
  • the reflector then comprises four walls 115a, 115b, 115c and 115d parallel to each other in parallel and which stand perpendicular to the plane on which the light-emitting diode 109 rests, that is to say in this case the plane defined by The reflector 115 may be attached to the carrier on which the light emitting diode 109 is attached, the printed circuit board 104 in this case.
  • reflector 115 may also be used, for example a reflector 115 of cylindrical or conical shape.
  • the reflector 115 is for example a specular reflector, that is to say a reflector 115 on which the light rays are reflected specularly by the reflection surface. This means that the angle of reflection is equal to the angle of incidence relative to the normal to the reflective surface of the reflector 115.
  • the specular reflection is for example obtained by a specular coating, for example an aluminum coating disposed on the wall or walls of the receiver 115 for reflecting the light rays emitted by the light-emitting diode 109.
  • a specular coating for example an aluminum coating disposed on the wall or walls of the receiver 115 for reflecting the light rays emitted by the light-emitting diode 109.
  • the control interface 100 furthermore comprises a processing and control unit 120, shown in FIG. 8.
  • This processing and control unit 120 can be mounted on the printed circuit board 104 and comprises for example a processor or a microcontroller and live and dead memories in which it is possible to record and execute a software adapted to control on the one hand the light emission of the light-emitting diodes
  • the camera 103 and on the other hand the camera 103 and for the detection of gestures, in particular a software for processing the images captured by the camera 103.
  • the unit 120 is for example connected to the camera 103 by tracks on the printed circuit board 104.
  • the processing and control unit 120 is offset and communicates via a non-wired connection, for example by an electromagnetic wave connection with the observation camera 103.
  • the processing and control unit 120 is configured to receive the images detected by the camera 103 and to analyze them to identify a gesture executed by a user and then to generate a command of a function from the identified gesture.
  • the processing and control unit 120 is for example connected to a central control system of the vehicle equipment to transmit the commands corresponding to the identified gesture.
  • the illumination can be embedded in the peripheral zones of the detection space 20 to compensate for the phenomenon of relative illumination and to ensure proper identification. gestures throughout the detection space.
  • FIG. 9 shows, as a function of the angle of view or of the field according to the curve 300, the relative illumination (relative illumination in English) in% of the objective of the camera. It is very clear that in the peripheral areas, the relative lighting is lower which normally results from a lower sensitivity of the camera in these areas.
  • This curve 300 is compensated by the stronger illumination in the peripheral zones curve 302 thanks to the optical elements of divergent truncated shape, in order to obtain, for example in an ideal case, the resultant 304 which corresponds to a sensitivity at the sensor of the camera 103. It can be seen that it is possible to obtain an equal sensitivity throughout the detection space 120.
  • the optical elements 111 of truncated shape may allow an easier placement of the light emitting diodes 109 vis-à-vis these optical elements 111 in particular alignment constraints.
  • control interface 100 described above can be used for a gesture detection system, but also for example for a driver observation system and more broadly for any control interface in a motor vehicle comprising a video camera.

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Abstract

L'invention concerne une interface de commande (1) pour véhicule automobile, ladite interface de commande (1) comprenant: - une caméra d'observation (103) d'un espace de détection (20), - un dispositif d'éclairage (107) de l'espace de détection comprenant au moins une diode électroluminescente (109) destinée à émettre de la lumière, caractérisée en ce que le dispositif d'éclairage (107) comprend une matrice (110) d'éléments optiques (111) transparents pour la lumière émise par la diode électroluminescente (109), ces éléments optiques (109) possédant une forme tronquée divergente en s'éloignant de la diode électroluminescente (109).

Description

INTERFACE DE COMMANDE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne une interface de commande pour véhicule automobile en particulier pour l'habitacle d'un véhicule automobile et le contrôle de fonctions de ce dernier, comprenant notamment un capteur de geste pour la détection et l'interprétation à distance d'un geste de l'utilisateur.
Récemment, dans le domaine des jeux vidéo, des consoles de jeux ont été développées qui se passent d'une interface physique de commande sous forme de manette. Ces consoles fonctionnent sur le principe de la reconnaissance des gestes notamment de la main d'un utilisateur qui sont ensuite interprétés et associés à des commandes dans le jeu auquel l'utilisateur est en train dé jouer.
Ces jeux sont très prisés, car la réalisation d'un geste de la main comme commande semble plus naturel et intuitif et le joueur peut s'exprimer plus librement avec son corps.
Cette technologie de commande a également trouvé son entrée dans le domaine automobile.
En effet, dans un habitacle, il y a un nombre très important de fonctions à commander comme par exemple l'assistant de navigation, l'illumination de l'habitacle, l'air conditionné ou le système audio.
De plus, le nombre de fonctions contrôlées par une interface de commande est en augmentation constante.
Pour mieux guider et assister le conducteur dans les commandes, il est connu de combiner par exemple dans une interface de commande à détection de gestes ces différentes fonctions. Cette interface est par exemple disposée dans un module de plafonnier (également appelé « dome module » en anglais) Ce système permet d'effectuer de la reconnaissance gestuelle pour que le conducteur puisse interagir avec le véhicule de façon intuitive et sans perte d'attention au niveau de sa conduite.
L'interface de commande va donc pouvoir identifier les gestes du conducteur et les interpréter pour les convertir en une commande.
Dans un menu de climatisation, lever la main peut par exemple être interprété comme une commande pour augmenter la température de l'habitacle. Le conducteur peut de plus exécuter les gestes à l'aveugle et sans avoir besoin de toucher la console du milieu, ce qui pourrait détourner l'attention du conducteur de la route pour localiser l'endroit où il faut toucher par exemple un écran de commande.
Pour une telle interface de commande, on définit par exemple un espace de détection. Cet espace de détection se situe par exemple dans un volume tridimensionnel localisé au-dessus de la console du milieu en face de la planche de bord. L'interface de commande comprend en particulier une caméra qui est dirigée vers l'espace de détection et un dispositif spécifique d'éclairage de cet espace.
En effet, contrairement aux consoles de jeux où la luminosité est généralement constante, la lumière dans l'habitacle est très changeante. La luminosité peut être obscurcie par exemple par des ombres ou des passages dans des tunnels, par le passage de nuages ou tout simplement par le fait qu'il fait nuit.
Or, l'interface de commande à détection de gestes doit fonctionner dans toutes les conditions de conduite.
C'est pourquoi on utilise un dispositif spécifique d'éclairage en particulier par de la lumière infrarouge, qui est donc invisible pour l'homme, par exemple dans le proche infrarouge (850nm-940nm).
En envoyant par exemple cette lumière infrarouge de manière puisée dans l'espace de détection, on peut par une synchronisation de la détection avec une caméra infrarouge s'affranchir de la luminosité ambiante.
Le dispositif d'éclairage de l'espace de détection comporte le plus souvent des diodes électroluminescentes infrarouge.
Cependant, les faisceaux émis par des diodes sont assez directifs et la moitié de la puissance lumineuse est émise dans un cône d'émission présentant un angle d'ouverture d'environ 120 °.
Il en résulte une difficulté importante pour éclairer l'espace de détection, le plus souvent un cube de section rectangulaire. En effet, l'éclairage par les diodes électroluminescentes sera plus important au centre que sur les bords de l'espace de détection. Il sera donc plus difficile pour la caméra de détecter des gestes de la main si ceux-ci sont exécutés sur les bords de l'espace de détection par rapport aux gestes exécutés au niveau d'une zone centrale de l'espace de détection .
Cette difficulté est même accentuée par les propriétés intrinsèques des objectifs de caméra.
En effet, pour toutes les images prises par une lentille, l'intensité lumineuse varie depuis le centre vers les bords de l'image. Ce phénomène est connue par le nom « éclairage relatif » (« relative illumination » en anglais) et provient en particulier d'une décroissance naturelle de la lumière traversée par la lentille depuis le centre vers la périphérie. Cette grandeur varie selon la puissance quatre du cosinus de l'angle de champ .
Or, si l'utilisateur exécute un geste dans l'espace de détection défini et que le geste n 'est pas reconnu, l'utilisateur va douter de la fiabilité de l'interface de commande et se détourner de celle-ci.
Un but de la présente invention est de proposer une interface de commande à capteur de gestes qui améliore, voire garantit une bonne détection des gestes dans tout l'espace de détection .
A cet effet, la présente invention a pour objet une interface de commande pour véhicule automobile, ladite interface de commande comprenant :
- une caméra d'observation d'un espace de détection,
- un dispositif d'éclairage de l'espace de détection comprenant au moins une diode électroluminescente destinée à émettre de la lumière,
caractérisée en ce que le dispositif d'éclairage comprend une matrice d'éléments optiques transparents pour la lumière émise par la diode électroluminescente, ces éléments optiques possédant une forme tronquée.
Du fait de l'élément optique disposé devant chaque diode électroluminescente, on réussit à augmenter l'éclairage au niveau de la périphérie de l'espace de détection .
L'interface de commande peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : Selon un aspect, les éléments optiques possèdent une forme tronquée divergente en s'éloignant de la diode électroluminescente.
Selon un autre aspect, la matrice comprend une plaque transparente portant lesdits éléments optiques.
Lesdits éléments optiques sont par exemple disposés en colonnes et en rangées alignées.
Lesdits éléments optiques peuvent être disposés en rangées, les éléments optiques de deux rangées adjacentes étant décalés les uns par rapport aux autres.
Selon un aspect, les éléments optiques présentent une symétrie de révolution, l'axe de révolution étant parallèle à l'axe optique de la diode électroluminescente.
Selon un autre aspect l'élément optique possède une forme de cône tronqué ou de paraboloïde tronquée. Le diamètre du sommet de l'élément optique formant la surface d'entrée de lumière peut être compris entre 20 % et 40 %, notamment 30 % du diamètre de la base de l'élément optique.
La hauteur de l'élément optique peut être comprise entre 40 % et 60 %, notamment 50 % du diamètre de la base de l'élément optique.
Selon encore un autre aspect, le dispositif d'éclairage comprend pour chaque diode électroluminescente un réflecteur entourant la diode électroluminescente. Le réflecteur est par exemple un réflecteur spéculaire.
Le réflecteur peut comprendre quatre parois entourant la diode électroluminescente et se dressant perpendiculairement par rapport au plan sur lequel repose la diode électroluminescente.
Chaque paroi du réflecteur présente par exemple un revêtement spéculaire réfléchissant, notamment en aluminium.
Selon un autre aspect, l'interface comprend en outre une façade de protection disposée en aval de la diode électroluminescente et de la caméra d'observation et formant ladite plaque transparente portant les éléments optiques.
La façade de protection peut être réalisée en matière plastique, notamment du polycarbonate, et en ce que la face arrière de la façade de protection présente aux endroits destinés à être en vis-à-vis des diodes électroluminescentes les éléments optiques de forme tronquée divergente, la face avant de la façade de protection destinée à être en vis-à-vis de l'utilisateur étant plane.
La diode électroluminescente est notamment configurée pour émettre dans l'infrarouge et en ce que la caméra d'observation est configurée pour détecter dans l'infrarouge.
Le dispositif d'éclairage comprend en particulier au moins quatre diodes électroluminescentes disposées autour de la caméra en s'inscrivant dans une forme rectangulaire.
L'interface peut être configurée pour détecter un geste d'un utilisateur dans l'espace de détection et comprend en outre une unité de traitement et de contrôle qui est reliée à la caméra d'observation et configurée pour identifier un geste exécuté par un utilisateur et pour générer une commande d'une fonction à partir du geste identifié.
L'invention concerne également un module de plafonnier destiné à être monté dans une région du véhicule au niveau de l'emplacement habituel du rétroviseur intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend une interface de commande telle que décrite ci-dessus.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que sur les figures annexées qui représentent un exemple de réalisation non limitatif de l'invention et sur lesquelles :
- la figure 1 représente un schéma d'une portion de l'habitacle intérieur d'un véhicule automobile comprenant une interface de commande installée à titre d'exemple au niveau d'un module de plafonnier,
la figure 2 représente un schéma simplifié en coupe transversale d'un mode de réalisation d'une interface de commande,
- la figure 3 représente une vue de dessous d'un schéma d'une partie de l'interface de commande selon l'exemple de réalisation de la figure 2, la figure 4 est une vue en perspective d'un élément optique individuel, les figures 5 est une vue en coupe transversale d'un élément optiques selon un autre mode de réalisation,
- les figures 6A et 6B sont des vues par-dessus de matrices d'éléments optiques selon d'autres modes de réalisation,
la figure 7 est une vue en perspective montrant un exemple d'une diode électroluminescente entourée d'un réflecteur associé, et
la figure 8 est un schéma synoptique d'une interface de commande selon le mode de réalisation de la figure 2,
la figure 9 montre un graphe en fonction de champ de l'éclairage relatif de l'objectif de caméra et l'éclairage de l'espace de détection ainsi que la résultante vue par le capteur de la caméra. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation . De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. On définit les termes « amont » et « aval » en référence à la direction de propagation des faisceaux lumineux. On entend par « en amont » qu'un élément est placé avant un autre par rapport au sens de propagation d'un faisceau lumineux. A contrario, on entend par « en aval » qu'un élément est placé après un autre par rapport au sens de propagation du faisceau lumineux. Par supérieur, inférieur, haut et bas, on se réfère à la disposition des éléments sur les figures, ce qui correspond généralement à la disposition des éléments à l'état monté dans un véhicule automobile.
On désigne le plan horizontal par un repère (X, Y) et la direction verticale par la direction Z, les trois directions formant un trièdre (X, Y, Z), fixe par rapport à une interface de commande 100. Ces axes peuvent correspondre à la dénomination des axes dans un véhicule automobile, c'est-à-dire par convention, dans un véhicule, l'axe X correspond à l'axe longitudinal du véhicule, Y correspond à l'axe transversal du véhicule et l'axe Z à l'axe vertical du véhicule. DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 montre schématiquement la partie avant d'un habitacle 1 de véhicule automobile vu depuis la partie arrière du véhicule et comprenant une interface de commande 100 qui peut par exemple être configurée pour détecter un geste d'un utilisateur et pour déclencher une commande en fonction du geste détecté.
L'habitacle 1 comprend notamment un siège conducteur noté -C- disposé derrière un volant 3 et une planche de bord 5, un siège passager noté -P-, une console centrale 7, un rétroviseur intérieur 9 et un module de plafonnier 11 aussi appelé dôme ou dôme- plafonnier dans lequel est placée et montée l'interface de commande 100. Le module de plafonnier 11 est placé à proximité du rétroviseur intérieur 5 dans la partie centrale haute de la partie avant de l'habitacle 1.
L'interface de commande 100 est configurée pour scruter et détecter par exemple des gestes notamment de la main d'un utilisateur dans un espace de détection 20. Dans le présent cas, l'espace de détection 20 est approximativement un parallélépipède rectangulaire situé au-dessus d'un levier de vitesse 13 et entres les sièges conducteur - C- et passager -P- et en dessous du module de plafonnier 11. L'espace de détection 20 est par exemple un espace tridimensionnel ayant une forme sensiblement cubique, par exemple un cube de 20cm de côté, représenté ici par un cube en pointillés situé dans le champ de vision de l'interface de commande 100.
Bien entendu, l'interface de commande 100 peut également être disposée à d'autres endroits de l'habitacle 1 comme par exemple au niveau de la console centrale 7, au niveau de la planche de bord 5 ou tout autre endroit adapté à la détection d'un geste d'un utilisateur. Une telle interface de commande 100 peut en particulier être installée pour certaines fonctions par exemple de climatisation et de système audio au plafond du véhicule au niveau des passagers arrière.
Le geste de l'utilisateur à détecter correspond par exemple à un mouvement du bras ou de la main, par exemple un mouvement du bras vers le haut pour commander une augmentation de la température de commande de la climatisation ou un mouvement circulaire de la main pour commander l'augmentation du volume sonore des haut-parleurs.
En référence aux figures 1 à 3, l'interface de commande 100 comprend une caméra 103, en particulier une caméra infrarouge, montée sur une carte à circuit imprimé (carte PCB) 104 et configurée pour détecter un geste d'un utilisateur dans l'espace de détection 20.
L'interface de commande 100 comprend de plus un dispositif d'éclairage 107 comprenant au moins une, dans le présent cas, quatre diodes électroluminescentes 109 réparties autour de la caméra 103. Les diodes électroluminescentes 109 peuvent également être montées sur la carte à circuit imprimé 104.
Les diodes électroluminescentes 109 sont par exemple configurées pour émettre dans le domaine infrarouge, par exemple dans le proche infra-rouge, c'est-à-dire dans un spectre de fréquence compris entre 850nm et 940nm.
L'utilisation d'un rayonnement lumineux et d'une détection infra-rouge permet d'obtenir un éclairage et une détection invisible pour l'utilisateur de sorte que la vision de l'utilisateur n'est pas perturbée par le fonctionnement de l'interface de commande 100.
Selon l'exemple de réalisation de la figure 3, les quatre diodes électroluminescentes 109 s'inscrivent dans une forme rectangulaire dont le centre correspond à l'emplacement de la caméra 103. Ce mode de réalisation paraît bien adapté pour un espace de détection 20 de forme parallélépipédique.
Bien entendu, d'autres modes de réalisations peuvent être envisagés comme par exemple n diodes électroluminescentes 109 (n étant un nombre naturel supérieur ou égal à trois) s'inscrivant dans une forme d'un polygone régulier d'ordre n avec la caméra d'observation 103 au centre.
Le dispositif d'éclairage 107 comprend en outre une ou plusieurs matrices 110 d'éléments optiques 111 qui sont transparents pour la lumière émise par les diodes électroluminescentes 109, c'est-à-dire dans l'infrarouge, notamment l'infrarouge proche.
Ces éléments optiques 111 possèdent une forme tronquée. Plus précisément ils peuvent avoir une forme tronquée divergente ou s'évasant en s'éloignant de la diode électroluminescente 109.
On peut prévoir une matrice 110 pour chaque diode électroluminescente 109 comprenant autant d'éléments optiques 111 que nécessaire pour couvrir l'angle de sortie des faisceaux lumineux venant d'une diode électroluminescente 109 associés.
En variante, on peut aussi prévoir une seule matrice 110 ayant une étendue pour couvrir l'ensemble des diodes électroluminescentes 109, mais en épargnant une zone centrale de sorte à ne pas déformer les rayons lumineux venant de l'espace de détection 20 pour être détectés par la caméra 103.
La matrice 110 d'éléments optiques 111 permet de renfoncer l'éclairage dans les zones périphériques de l'espace de détection 20 pour compenser le phénomène de l'éclairage relatif et pour garantir une bonne identification des gestes dans tout l'espace de détection.
La matrice comprend par exemple une plaque transparente 113 portant lesdits éléments optiques 111. Cette plaque transparente 113 peut être plus spécifiquement une façade de protection.
En effet, comme on le voit sur la figure 2, l'interface de commande 100 peut comprendre de plus une façade de protection 113. Il s'agit d'une pièce de style visible par les passagers du véhicule qui sert donc à protéger l'électronique et l'optique de l'interface de commande 100 et à cacher ceux-ci de la vue des passagers. Généralement, il est souhaité par les constructeurs automobiles que la surface externe 113A qui est visible par les passagers, soit plane, voire lisse.
Selon le mode de réalisation de la figure 2, les éléments optiques 111 sont intégrés dans la façade de protection 113 et réalisées d'une seule pièce avec celle-ci sur la face arrière 113B de la façade de protection 113. On réduit ainsi le nombre de pièces de l'interface de commande 100 et on s'affranchit de prévoir un support supplémentaire pour les éléments optiques 111.
La façade de protection 113 est transparente pour la longueur d'onde émise par les diodes électroluminescentes 109 et fait par exemple partie du module de plafonnier 11. La façade de protection 113 est par exemple réalisée en matière plastique et notamment en polycarbonate. Les éléments optiques 111 peuvent donc venir de matière avec la façade de protection 113.
Les éléments optiques 111 peuvent donc être réalisées moulage par injection ensemble avec la façade de protection 113, les éléments optiques 111 étant localisés aux endroits de la façade de protection 113 destinés à être en vis-à-vis des diodes électroluminescentes 109.
Selon une variante non représentée, on prévoit que la matrice 110 par exemple sous forme de plaque et les éléments optiques 111 sont séparés de la façade de protection 113 et disposés à distance de celle-ci.
Les figures 4 et 5 présentent deux différents modes de réalisation d'éléments optiques 111.
Sur la figure 4, l'élément optique 111 possède une forme de paraboloïde tronqué et sur la figure 5 une forme de cône tronqué.
Il est commun à chacun des modes de réalisation que les éléments optiques 111 présentent une symétrie de révolution, l'axe de révolution étant parallèle à l'axe optique
AO de la diode électroluminescente 109.
De plus, chaque élément optique 111 possède une face d'entrée de lumière 20 1 et une face de sortie 203 qui est parallèle à la face d'entrée 20 1 et plus grande que celle-ci. A titre indicatif, le diamètre du sommet Ds de l'élément optique formant la surface d'entrée de lumière est compris entre 20 % et 40 %, notamment 30 % du diamètre de la base DB de l'élément optique 111 formant face de sortie.
De même, la hauteur H de l'élément optique 111 est comprise entre 40 % et 60 %, notamment 50 % du diamètre de la base de l'élément optique DB.
Selon le principe de fonctionnement, des rayons lumineux provenant de la diode électroluminescente 109 frappent l'élément optique 111 de forme tronquée divergente sur la face d'entrée 20 1 et sur les flancs 205 de l'élément optique 111. Dans cette configuration, un rayon lumineux qui est parallèle à l'axe de symétrie de révolution de l'élément optique 111, traverse ce dernier sans être dévié. En revanche, un rayon lumineux qui frappe l'élément optique sur le flanc latéral 205 pénètre dans l'élément optique, mais il est dévié en s'écartant de l'axe de symétrie de révolution de l'élément optique 111 et donc aussi de l'axe optique AO de la diode électroluminescente 109. On comprend donc qu'une partie de la lumière est déviée vers la périphérie de l'espace de détection 20 qui sera donc plus éclairée que le centre. On peut contrôler par la pente ou l'inclinaison des flancs 205 en appliquant les lois de Snell-Decartes la déviation de la lumière et par le rapport des surfaces d'entrée 20 1 et de la base 203 les proportions de lumières éclairant plus le centre (rayons frappant la surface d'entrée 20 1) ou la périphérie (rayons frappant les flancs 205) de l'espace de détection 20.
Les figures 6A et 6B sont des vues par-dessus de matrices d'éléments optiques
110.
Selon une première configuration représentée sur la figure 6A, les éléments optiques 111 sont disposés en colonnes et en rangées alignées.
Selon une seconde configuration représentée sur la figure 6B, les éléments optiques 111 sont disposés en rangées de façon que les éléments optiques 111 de deux rangées adjacentes sont décalés les uns par rapport aux autres (disposition en quinconce) .
On comprend que les éléments optiques 111 sont donc disposés en aval des diodes électroluminescentes 109 associées, c'est-à-dire sur le chemin optique des rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 109.
Chaque élément optique 111 a pour fonction de modifier partiellement la direction des rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 109 afin de rendre l'éclairage de l'espace de détection 20 plus importante à la périphérie de l'espace de détection 20 qu'au centre de celui-ci.
La distance entre une diode électroluminescente 109 et un élément optique 111 n 'est pas un paramètre critique et est par exemple de quelques centimètres.
Afin d'optimiser l'utilisation de la lumière émise par les diodes électroluminescentes 109, un réflecteur 115 est associé à chaque diode électroluminescente 109 de manière à augmenter le nombre de rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 109 qui atteignent l'espace de détection 20.
Comme cela est mieux visible sur la figure 7, le réflecteur 115 entoure la diode électroluminescente 109 de manière à réfléchir les rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 109 dont l'angle d'émission est supérieur à un seuil prédéterminé par rapport à l'axe optique de la diode électroluminescente 109, par exemple 120 °. Le réflecteur 115 présente une forme tubulaire. La section du réflecteur 115 peut être rectangulaire. Le réflecteur comprend alors quatre parois notées 115a, 115b, 115c et 115d parallèles deux à deux et qui se dressent perpendiculairement par rapport au plan sur lequel repose la diode électroluminescente 109, c'est-à-dire dans le présent cas le plan défini par la carte à circuit imprimé 104. Le réflecteur 115 peut être fixé sur le support sur lequel est fixé la diode électroluminescente 109, la carte à circuit imprimé 104 dans le présent cas.
Cependant, d'autres formes de réflecteur 115 peuvent également être utilisées comme par exemple un réflecteur 115 de forme cylindrique ou conique. Le réflecteur 115 est par exemple un réflecteur spéculaire, c'est-à-dire un réflecteur 115 sur lequel les rayons lumineux sont réfléchis de façon spéculaire par la surface de réflexion . Cela signifie que l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence par rapport à la normale à la surface de réflexion du réflecteur 115.
La réflexion spéculaire est par exemple obtenue par un revêtement spéculaire, par exemple un revêtement aluminium disposé sur la ou les parois du récepteur 115 destinée(s) à réfléchir les rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 109. Ainsi, les rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 109 ayant un angle supérieur au seuil prédéterminé, par exemple 120 °, sont réfléchis par le réflecteur 115 et renvoyés vers la lentille 111 disposée en aval de ladite diode électroluminescente 109 et du réflecteur 115 puis transmis vers l'espace de détection 20.
L'utilisation d'un réflecteur 115 associé à une diode électroluminescente 109 permet donc d'augmenter le nombre de rayons lumineux reçus au niveau de l'espace de détection 105 et ainsi d'améliorer l'éclairage de l'espace de détection 105. L'interface de commande 100 comprend de plus également une unité de traitement et de contrôle 120 , représenté sur la figure 8.
Cette unité 120 de traitement et de contrôle 120 peut être montée sur la carte à circuit imprimé 104 et comprend par exemple un processeur ou un microcontrôleur et des mémoires vives et mortes dans lesquelles on peut enregistrer et exécuter un logiciel adapté pour contrôler d'une part l'émission de lumière des diodes électroluminescentes
109 et d'autre part la caméra 103 et pour la détection de gestes, en particulier un logiciel de traitement des images captées par la caméra 103.
L'unité 120 est par exemple reliée à la caméra 103 par des pistes sur la carte à circuit imprimé 104.
En variante, l'unité 120 de traitement et de commande est déportée et communique via une connexion non filaire par exemple par une connexion par ondes électromagnétiques avec la caméra d'observation 103.
L'unité de traitement et de contrôle 120 est configurée pour recevoir les images détectées par la caméra 103 et pour les analyser pour identifier un geste exécuté par un utilisateur puis pour générer une commande d'une fonction à partir du geste identifié.
L'unité de traitement et de contrôle 120 est par exemple reliée à un système central de commande des équipements du véhicule pour transmettre les commandes correspondant au geste identifié.
Ainsi, grâce aux éléments optiques 111 de forme tronquée divergente, on peut renfoncer l'éclairage dans les zones périphériques de l'espace de détection 20 pour compenser le phénomène de l'éclairage relatif et pour garantir une bonne identification des gestes dans tout l'espace de détection.
La figure 9 montre en fonction de l'angle de vue ou du champ selon la courbe 300 l'éclairage relatif (relative illumination en anglais) en % du à l'objectif de la caméra. On constate très bien que dans les zones périphériques, l'éclairage relatif est plus faible ce qui résulte normalement d'une sensibilité moindre de la caméra dans ces zones.
Cette courbe 300 est compensée par l'éclairage plus fort dans les zones périphériques courbe 302 grâce aux éléments optiques de forme tronquée divergente, afin d'obtenir, par exemple dans un cas idéal, la résultante 304 qui correspond à une sensibilité au niveau du capteur de la caméra 103. On constate que l'on peut arriver à avoir une sensibilité égale dans tout l'espace de détection 120.
Les éléments optiques 111 de forme tronquée peuvent permettre un placement plus aisé des diodes électroluminescente 109 vis-à vis de ces éléments optiques 111 en terme notamment de contraintes d'alignement.
L'interface de commande 100 décrite ci-dessus peut être utilisée pour un système de détection de gestes, mais aussi par exemple pour un système d'observation du conducteur et plus largement pour toute interface de commande dans un véhicule automobile comprenant une caméra d'observation 103 d'un espace de détection 20 et un dispositif d'éclairage 107 à diodes électroluminescentes 109.

Claims

REVENDICATIONS
1. Interface de commande (100) pour véhicule automobile, ladite interface de commande ( 100 ) comprenant :
- une caméra d'observation ( 103) d'un espace de détection (20),
- un dispositif d'éclairage ( 107) de l'espace de détection comprenant au moins une diode électroluminescente ( 109) destinée à émettre de la lumière,
caractérisée en ce que le dispositif d'éclairage ( 107) comprend une matrice ( 110 ) d'éléments optiques ( 111) transparents pour la lumière émise par la diode électroluminescente ( 109), ces éléments optiques ( 111) possédant une forme tronquée.
2. Interface de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments optiques ( 111) possédant une forme tronquée divergente en s'éloignant de la diode électroluminescente ( 109).
3. Interface de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la matrice ( 107) comprend une plaque transparente ( 113) portant lesdits éléments optiques
(ni).
4. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits éléments optiques ( 111) sont disposés en colonnes et en rangées alignées.
5. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée lesdits éléments optiques ( 111) sont disposés en rangées, les éléments optiques ( 111) de deux rangées adjacentes étant décalés les uns par rapport aux autres.
6. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les éléments optiques ( 111) présentent une symétrie de révolution, l'axe de révolution étant parallèle à l'axe optique (AO) de la diode électroluminescente ( 109).
7. Interface de commande selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément optique ( 111) possède une forme de cône tronqué ou de paraboloïde tronquée.
8. Interface de commande selon la revendication 7, caractérisée en ce que le diamètre (Ds) du sommet de l'élément optique formant la surface d'entrée (20 1) de lumière est compris entre 20 % et 40 %, notamment 30 % du diamètre de la base (DB) de l'élément optique ( 111).
9. Interface de commande selon la revendication 7 ou 8 , caractérisée en ce que la hauteur (H) de l'élément optique ( 111) est comprise entre 40 % et 60 %, notamment 50 % du diamètre (DB) de la base de l'élément optique ( 111).
10. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le dispositif d'éclairage ( 107) comprend pour chaque diode électroluminescente ( 109) un réflecteur ( 115) entourant la diode électroluminescente ( 109).
11. Interface de commande selon la revendication 10 , caractérisée en ce que le réflecteur ( 115) est un réflecteur spéculaire.
12. Interface de commande selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que le réflecteur ( 115) comprend quatre parois ( 115a, 115b, 115c, 115d) entourant la diode électroluminescente ( 109) et se dressant perpendiculairement par rapport au plan sur lequel repose la diode électroluminescente ( 109).
13. Interface de commande selon les revendications 11 et 12 prises ensembles, caractérisée en ce que chaque paroi ( 115a, 115b, 115c, 115d) présente un revêtement spéculaire réfléchissant, notamment en aluminium.
14. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une façade de protection ( 113) disposée en aval de la diode électroluminescente ( 109) et de la caméra d'observation ( 103) et formant ladite plaque transparente portant les éléments optiques ( 111).
15. Interface de commande selon la revendication 14, caractérisé en ce que la façade de protection ( 113) est réalisée en matière plastique, notamment du polycarbonate, et en ce que la face arrière ( 113B) de la façade de protection ( 113) présente aux endroits destinés à être en vis-à-vis des diodes électroluminescentes ( 109) les éléments optiques de forme tronquée divergente, la face avant ( 113 A) de la façade de protection ( 113) destinée à être en vis-à-vis de l'utilisateur étant plane.
16. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la diode électroluminescente ( 109) est configurée pour émettre dans l'infrarouge et en ce que la caméra d'observation ( 103) est configurée pour détecter dans l'infrarouge.
17. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que le dispositif d'éclairage ( 107) comprend au moins quatre diodes électroluminescentes ( 109) disposées autour de la caméra en s'inscrivant dans une forme rectangulaire.
18. Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisée en ce qu'elle est configurée pour détecter un geste d'un utilisateur dans l'espace de détection (20) et comprend en outre une unité ( 120) de traitement et de contrôle qui est reliée à la caméra d'observation ( 103) et configurée pour identifier un geste exécuté par un utilisateur et pour générer une commande d'une fonction à partir du geste identifié.
19. Module de plafonnier destiné à être monté dans une région du véhicule au niveau de l'emplacement habituel du rétroviseur intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend une interface de commande ( 100 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.
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