Brevet FR2705293A1 — publié le 19941125

La présente invention est relative aux systèmes d'aide à la vision pour véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne les systèmes d'aide à la vision qui comportent un projecteur émettant des rayonnements de longueurs d'ondes non visibles (infrarouge, ultraviolet, ou les deux), ainsi qu'une caméra sensible à ce rayonnement et recueillant les images de l'environnement du véhicule, ces images étant visualisées en temps réel dans le véhicule par le conducteur. De tels dispositifs sont déjà connus. Ils permettent d'augmenter les volumes de perception des conducteurs lors de l'usage des projecteurs de croisement, lesquels ont une portée volontairement limitée. On a en effet constaté que les projecteurs de croisement sont en pratique plus utilisés que les projecteurs longue portée (également appelés projecteurs de type route), dont l'usage est limité aux routes très peu fréquentées en raison de leur caractère éblouissant. De tels systèmes d'aide à la vision permettent par conséquent d'augmenter la sécurité des trajets nocturnes. Certains systèmes d'aide à la vision déjà connus comportent des moniteurs de visualisation situés au niveau du tableau de bord du véhicule. Lorsqu'un tel système d'aide à la vision fonctionne, le conducteur déplace en permanence son regard du paysage visualisé à travers le pare-brise, à la planche de bord et réciproquement. En outre, sa distance d'accommodation varie en permanence entre plusieurs dizaines de mètres (environnement routier) et quelques dizaines de centimètres (moniteur de visualisation). De ces changements permanents de direction du regard et de distance d'accommodation risque de résulter une fatigue visuelle importante conduisant le conducteur à ne plus regarder le moniteur, ou à ne plus regarder à travers son pare-brise. Dans le premier cas, le système est inutile, dans le second, il devient dangereux. Pour pallier ces inconvénients, il a déjà été proposé de projeter les images relevées par la caméra sur le pare-brise du véhicule, le conducteur percevant une image partiellement réfléchie sur le verre du pare-brise. Dans les systèmes d'aide à la vision de ce type connus à ce jour, les moyens pour la restitution de limage sont portés par la planche de bord du véhicule. Cependant, de tels systèmes d'aide à la vision ne sont pas satisfaisants. Si la caméra est portée par la planche de bord, l'image projetée sur le pare-brise n'est pas stable. En outre, le point de vue et le champ de vision observés par la caméra ne correspondent pas de façon suffisamment précise à ceux du conducteur, de sorte que l'interprétation par celui-ci de l'image projetée sur le pare-brise nécessite un entraînement préalable. Un but principal de l'invention est de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système pour l'aide à la vision dans un véhicule automobile, comportant au moins un projecteur disposé à l'avant du véhicule et émettant un rayonnement non visible , ainsi qu'une caméra portée par le véhicule à l'intérieur de celui-ci, cette caméra étant sensible au rayonnement émis par le projecteur, le système comportant des moyens pour la restitution en temps réel à l'intérieur du véhicule de l'image relevée par la caméra, caractérisé en ce que la caméra est portée par le pavillon du véhicule, à proximité de la zone destinée à être occupée par la tête du conducteur. Sur les voitures actuelles, le centre de gravité du véhicule est sensiblement situé à l'aplomb de la tête du conducteur, de façon à éviter pour ' celui-ci les éventuelles nausées dues au roulis du véhicule. En outre, le pavillon est relativement bas ; la tête du conducteur en est très proche. La solution selon l'invention qui consiste à faire porter la caméra par le pavillon du véhicule, à proximité de la zone occupée par la tête du conducteur, permet par conséquent de placer la caméra en un point du véhicule qui, d'une part, présente des mouvements d'amplitude minimale, et qui, d'autre part, est un point d'où cette caméra observe un point de vue et un champ de vision proches de ceux qu'observe le conducteur. De façon particulièrement avantageuse, les moyens de restitution comportent des moyens pour la formation et la projection à l'intérieur du véhicule de l'image relevée par la caméra, ces moyens de formation et de projection étant portés par le pavillon du véhicule au voisinage de la caméra. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation possibles pour l'invention. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement un système d'aide à la vision conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention la figure 2 illustre schématiquement le trajet optique du faisceau émis par les moyens de projection du système représenté sur la figure 1 ; la figure 3 est une représentation schématique d'un système d'aide à la vision conforme à un deuxième mode de réalisation possible pour l'invention. Le système d'aide à la vision représenté sur la figure 1 est monté sur un véhicule V. Il comporte principalement un projecteur 1 de lumière infrarouge ou ultraviolette situé à l'avant du véhicule, ainsi qu'une caméra 2 et des moyens 3 de restitution d'images permettant de projeter l'image relevée par la caméra 2 sur le pare-brise PB du véhicule V. On a également représenté schématiquement, sur la figure 1, le pavillon 4 et la planche de bord 5 du véhicule V, ainsi que la tête C d'un conducteur. Le véhicule comporte un système d'éclairage interne 4a du type plafonnier. La caméra 2 est portée par le pavillon 4 du véhicule et est notamment disposée dans le boîtier de ce plafonnier 4a. Le plafonnier 4a constitue en effet un emplacement privilégié pour l'installation de la caméra 2: il est proche du centre de gravité du véhicule et des yeux du conducteur et possède de surcroît une alimentation électrique. La caméra 2 observe un champ de visée 6 qui correspond sensiblement à celui qu'observe le conducteur C. Les moyens 3 de restitution d'images comportent un écran 7 à cristaux liquides fonctionnant en transmission et une source 8 de lumière visible éclairant cet écran 7. L'écran 7 à cristaux liquides constitue un dispositif de formation d'images. Il est disposé avec la source 8 dans le plafonnier 4a. La liaison entre le dispositif de formation d'images 7 et la caméra 2 est une liaison filaire 9 de longueur minimale entièrement contenue dans le plafonnier 4a. Cette disposition des moyens 3 de restitution d'images permet d'éviter de modifier le câblage général du véhicule pour relier la caméra 2 et le dispositif de formation d'images 7. Une modification importante du câblage du véhicule serait en effet nécessaire si le dispositif de restitution d'images était disposé, comme sur les systèmes d'aide à la vision de l'art antérieur, sur la planche de bord du véhicule. En pratique une telle modification du câblage général est difficilement réalisable sur les véhicules existants et est coûteuse pour les nouveaux modèles. En outre, il n'est pas non plus envisageable de relier par voie hertzienne ou par un faisceau laser modulé la caméra au dispositif de formation d'images ; ceci pose des problèmes de sécurité ou de perturbations électromagnétiques. Le boîtier du plafonnier 4a comporte deux orifices, l'un référencé par 10 permettant l'arrivée de la lumière réfléchie par l'environnement sur l'objectif de la caméra 2, l'autre référencé par 11 permettant la sortie des rayons lumineux visibles issus des moyens 3 de restitution des images. L'orifice 10 est fermé par un filtre 10a qui a pour fonction d'éliminer la lumière visible qui pourrait, par exemple, éblouir la caméra 2 lors d'un croisement entre le véhicule V et un autre véhicule. Ce filtre 10a permet d'utiliser une caméra à haute sensibilité sans risque d'éblouissement (phare de lumière visible d'un autre véhicule, éclairage public ou domestique). Ce filtre 10a peut être un filtre passe-bas employé pour ne conserver que l'infrarouge, ou un filtre passe-haut pour ne conserver que l'ultraviolet. Il peut être également un filtre passe-bande dont la bande de transmission est entièrement contenue dans le domaine infrarouge ou ultraviolet. La caméra peut être dépourvue de filtre, l'ensemble constitué par la caméra et les moyens de restitution des images reproduisant la partie visible du paysage, en plus des images correspondant à une réception infrarouge ou ultraviolette. Le système est alors plus sensible aux éblouissements. Un dispositif de traitement de signal (non représenté) peut être placé entre la caméra et le dispositif de formation d'images 7. Un tel dispositif de traitement est en particulier indispensable lorsque le format des signaux issus de la caméra diffère de celui accepté par l'écran à cristaux liquides du dispositif de formation d'images. Ce dispositif de traitement des signaux pourra être intégré à l'électronique de la caméra ou à l'électronique de pilotage du dispositif de formation d'images 7. Sur la planche de bord du véhicule est disposé un miroir 12 recevant le faisceau lumineux issu de l'écran à cristaux liquides 7. Ce miroir 12 est orienté de façon à renvoyer ce faisceau selon une direction de renvoi Cette direction de renvoi 6 est telle qu'après réflexion partielle sur le pare-brise PB, le faisceau reparte selon une direction d sensiblement colinéaire à la direction naturelle du regard du conducteur. Pour que le faisceau soit réfléchi par le miroir 12 selon la direction 6 de renvoi, il est, en sortie de l'écran à cristaux liquides 7, envoyé sur le pare-brise PB pour une première réflexion partielle, le faisceau réfléchi étant dirigé vers le miroir 12 selon une direction d'incidence formant avec la normale au miroir 12 un angle correspondant à l'angle entre cette direction 6 et cette même normale. Ainsi que cela a été illustré sur la figure 2, la source de lumière 8 peut émettre un faisceau divergent, avantageusement de type conique. La surface de réflexion du miroir est alors non plane, avec une forme adaptée pour créer pour le conducteur, après réflexion partielle sur le pare-brise PB, une image virtuelle à l'infini et non à distance finie, comme ce serait le cas si le faisceau partiellement réfléchi par le pare-brise PB vers le conducteur était divergent. Avec une telle source 8 de lumière divergente, il est possible d'utiliser un écran à cristaux liquides 7 de petite taille placé très près de la source 8. L'encombrement est minimisé. Le coût du dispositif, à résolution donnée de l'image finale, est réduit. La forme de la surface de réflexion du miroir 12 peut également permettre la correction de l'image de façon à tenir compte de la non planéité du pare-brise. La non planéité du pare-brise impose en effet, pour obtenir une image virtuelle exempte de déformation, une modification convenable de la surface d'onde du faisceau incident avant réflexion sur le verre. Cette correction peut bien entendu être également réalisée par des moyens de traitement du signal, interposés entre la sortie de la caméra 2 et le dispositif 7. L'utilisation de moyens optiques pour réaliser cette correction est d'un coût néanmoins moins important. La forme de la surface du miroir 12 peut également être avantageusement complétée par un système optique à base des dioptres placés sur le trajet des rayons lumineux, par exemple au niveau de la lame transparente. On a représenté sur la figure 3 un système d'aide à la vision conforme à un deuxième mode de réalisation possible pour l'invention. On a repris pour les éléments de ce système qui se retrouvent sur le système de la figure 2 la même numérotation de référence augmentée de 100. Ainsi qu'on peut le voir sur cette figure 3, ce système comporte un projecteur 101 émettant dans le domaine non visible, une caméra 102, ainsi qu'un écran 107 à cristaux liquides et une source de lumière 108, la caméra 102, l'écran 107 et la source 108 étant portés par le pavillon 104 du véhicule dans le plafonnier 104a. Un miroir 112 est disposé sur la planche de bord 105 du véhicule V. Le système d'aide à la vision représenté sur cette figure diffère principalement de celui de la figure 2 en ce que le faisceau issu de l'écran à cristaux liquides 107 est directement envoyé sur le miroir 112 d'où il est réfléchi selon la direction o. On évite ainsi une double réflexion partielle du faisceau sur le pare-brise PB du véhicule, double réflexion qui présente les inconvénients, d'une part, d'affaiblir considérablement (perte de l'ordre de 99 %) le flux lumineux issu de la source de lumière visible 108 et, d'autre part, de quadrupler l'image, cette image étant dédoublée à chaque réflexion. Avantageusement également et ainsi que cela a été représenté sur cette figure 3, le système d'aide à la vision selon l'invention comporte des moyens du type du pare-soleil 113 permettant d'éviter que le soleil (référencé par S sur la figure 3) ne renvoie une image par l'intermédiaire du miroir 112 sur le conducteur. Le paresoleil 113 représenté sur la figure 3 est porté par le miroir 112 et est incliné de façon à arrêter les rayons du soleil lorsque celui-ci est légèrement descendu. Il convient de remarquer que lorsque le soleil est en position haute de sa courbe, et que ses rayons frappent le miroir en passant au-dessus du pare-soleil, l'inclinaison du miroir 112 est telle que ces rayons sont alors réfléchis vers le pavillon 104 du véhicule V et non vers les yeux du conducteur. Les systèmes qui viennent d'être décrits sont avantageusement réglables, afin de permettre la meilleure coïncidence possible de l'image virtuelle créée sur le pare-brise avec le paysage réel tel qu'il pourrait être observé à travers ce même pare-brise (réglage de l'orientation du miroir, de l'orientation de la source et de l'écran à cristaux liquides, de la position du miroir par rapport à la planche de bord). En principe, néanmoins, aucun réglage n'est nécessaire, la position respective des éléments étant entièrement déterminée par la géométrie de l'habitacle du véhicule. Dans d'autres variantes possibles de l'invention, l'image virtuelle à l'infini ne coïncide pas avec le paysage réel, mais est formée sur une fenêtre du parebrise. Cette fenêtre est par exemple une zone observable du pare-brise, sans grand intérêt quant à l'observation du paysage réel. Ces variantes permettent de ne pas réaliser le système avec des optiques de précision qui sont onéreuses, tout en évitant que des écarts éventuels entre l'image réelle et l'image virtuelle projetée sur le pare-brise n'entraînent une certaine fatigue pour le conducteur. Les projecteurs 1 et 101 sont munis de filtres permettant de supprimer toute composante visible au moins sur la partie du faisceau engendré par le projecteur qui est susceptible d'éblouir les conducteurs des véhicules circulant en sens inverse. De même que pour le filtre 10 ou 110a de la caméra, le filtre du projecteur peut être un filtre passe-bas (infrarouge), un filtre passe-haut (ultraviolet) ou un filtre passe-bande correspondant à une bande de transmission entièrement continue dans le domaine infrarouge ou ultraviolet. Dans tous les cas peuvent se poser des problèmes d'éblouissement mutuels, lors du croisement de deux véhicules équipés de systèmes d'aide à la vision fonctionnant avec des rayonnements non visibles de mêmes longueurs d'ondes. Ces problèmes sont avantageusement résolus en utilisant des moyens du type de ceux qui ont déjà été décrits dans la demande EP-455 524. Les projecteurs ultraviolets ou infrarouges sont, par exemple, équipés de polariseurs verticaux, tandis que les caméras sont équipés de filtres polariseurs horizontaux. Le rayonnement, issu du projecteur d'un véhicule et susceptible d'éblouir la caméra d'un véhicule le croisant, est arrêté par le filtre polarisant de cette caméra. En revanche, le rayonnement, dû à la diffusion de la lumière émise par le projecteur sur le sol, avec une polarisation quelconque et n'est que partiellement ou pas du tout arrêté par le polariseur. La polarisation des rayons réfléchis (miroir, flaque d'eau, plaque de verglas) restent généralement colinéaire à celle des rayons incidents, la lumière réfléchie, contrairement à la lumière diffusée, est éliminée par les filtres des caméras, ce qui réduit encore la susceptibilité du système aux éblouissements. Les fonctions de polarisation de la lumière émise et de sélection du sens de polarisation de la lumière reçue par le capteur de la caméra sont avantageusement réalisées par les filtres des projecteurs et des caméras. Le projecteur 1 ou 101 peut être soit un projecteur de type route, soit un projecteur de type code. Dans le cas d'un projecteur de type route, il peut s'agir soit d'un projecteur longue portée n'émettant qu'un faisceau infrarouge ou ultraviolet superposé au faisceau codes, soit d'un projecteur de type route complémentaire du faisceau code. Le filtre peut alors constituer la glace du projecteur ou être mobile (mû par un actionneur électrique), afin de permettre la réalisation à volonté, par le même projecteur, du faisceau infrarouge et du faisceau route traditionnel. Dans le cas d'un projecteur code, n'émettant en non visible qu'au-dessus de la coupure, le projecteur peut être un projecteur avec dépôt sur le miroir, dans les zones spécifiques, d'un revêtement filtrant ou un projecteur avec cache formant filtre laissant passer le rayonnement non visible dans la gamme spectrale souhaitée. Pour les projecteurs de type codes avec cache, le filtre peut être escamotable (mû par un actionneur électrique), afin de pouvoir réaliser à volonté avec le même projecteur les fonctions code et éclairage infrarouge ou éclairage route. REVENDICATIONS 1. Système pour l'aide à la vision dans un véhicule (V) automobile, comportant au moins un projecteur (1,101) disposé à l'avant du véhicule (V) et émettant un rayonnement non visible , ainsi qu'une caméra (2,102) portée par le véhicule (V) à l'intérieur de celui-ci, cette caméra (2,102) étant sensible au rayonnement émis par le projecteur (1,101), le système comportant des moyens pour la restitution (7,8,12;107,108,112) en temps réel à l'intérieur du véhicule (V) de l'image relevée par la caméra (2,102), caractérisé en ce que la caméra (2,102) est portée par le pavillon du véhicule (V), à proximité de la zone destinée à être occupée par la tête (C) du conducteur. 2. Système selon la revendication 1, le véhicule (V) comportant des moyens d'éclairage interne du type plafonnier (4a,104a), caractérisé en ce que la caméra (2,102) est disposée dans le voisinage de ces moyens d'éclairage. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la caméra (2,102) est disposée avec ces moyens d'éclairage dans un boîtier de plafonnier (4a,104a). 4. Système selon l'une des revendications précédentes revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de restitution (7,8,12;107,108,112) comportent des moyens (7,8;107,108) pour la formation et la projection à l'intérieur du véhicule (V) de l'image relevée par la caméra (2,102), ces moyens de formation et de projection étant portés par le pavillon du véhicule (V) au voisinage de la caméra (2,102). 5. Système selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que les moyens de formation et de projection d'image(s) sont disposés avec la caméra (2,102) et les moyens d'éclairage dans le boîtier de plafonnier (4a,104a). 6. Système selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens de formation et de projection d'images comportent un écran à cristaux liquides (7,107) et une source lumineuse (8,108) dirigée vers l'écran. 7. Système selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de restitution (7,8,12;107,108,112) d'images envoient sur le pare-brise (PB) un faisceau qui s'y réfléchit vers la zone occupée par la tête (C) du conducteur, selon une direction (d) sensiblement colinéaire à la direction naturelle du regard du conducteur. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de restitution (7,8,12;107,108,112) comportent au moins un miroir (12,112) pour la réflexion, vers le pare-brise (PB), du faisceau projeté, selon une direction telle que le faisceau est réfléchi sur le parebrise vers la zone occupée par la tête (C) du conducteur, selon une direction (d) sensiblement colinéaire à la direction naturelle du regard du conducteur. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le miroir (12,112) est porté par la planche de bord du véhicule (V). 10. Système selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le faisceau projeté est directement envoyé sur le miroir (112) par les moyens de formation et de projection d'images. 11. Système selon lune des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les moyens de formation et de projection d'images envoient le faisceau projeté sur le pare-brise (PB), d'où il se réfléchit partiellement vers le miroir (12). 12. Système selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le faisceau projeté par les moyens (7,8) de fomation et de projection d'images est un faisceau divergent, le miroir (12) étant d'une concavité telle que le faisceau réfléchi sur ce miroir (12) renvoie au conducteur une image virtuelle sensiblement à l'infini. 13. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le faisceau est conique. 14. Système selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que le miroir (12) a une concavité qui compense la forme bombée du pare-brise (PB). 15.Système selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le miroir (112) porte un paresoleil (113).