Brevet FR2780230A1 — publié le 19991224

DISPOSITIF DE RETROVISION PRINCIPALE POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de rétrovision principale pour véhicule automobile, selon un mode d'affichage virtuel. Actuellement, dans la conception des véhicules automobiles légers, l'importance est le plus souvent donnée à l'aérodynamisme du véhicule, dans le but principal de réduire la consommation en carburant. Pour cela, le design extérieur des véhicules limite souvent le champ de vision du rétroviseur intérieur, généralement constitué d'un miroir plan. Ce dernier ne donne plus un champ de rétrovision suffisant pour la sécurité, car il est souvent masqué par les montants arrière du véhicule. De plus, l'aménagement intérieur des véhicules de tourisme peut comporter un troisième appuie-tête au milieu de la banquette arrière, ce qui gêne l'observation de la scène arrière pour le conducteur à l'aide de son rétroviseur classique. Le problème est encore aggravé quand le véhicule dispose d'une troisième place à l'avant, au centre du véhicule, car alors le passager central occulte totalement le champ de rétrovision du miroir, ce qui diminue la sécurité du véhicule. Dans le cas de certains véhicules utilitaires, de type fourgon par exemple, l'absence de vitre arrière ne permet aucune visibilité arrière. Pour remédier à ce problème de rétrovision, on ne peut utiliser des miroirs extérieurs en raison du déport au- delà de la dimension hors tout du véhicule. Une solution actuelle consiste à utiliser une caméra électronique, comme cela est décrit par exemple dans le brevet français publié sous le numéro 2 465 612 concernant un dispositif rétroviseur électronique. Il comprend une caméra visant la scène derrière le véhicule et délivrant une image de rétrovision grand angle sur un écran, situé dans l'habitacle du véhicule. Les principaux inconvénients de cette solution proviennent tout d'abord de l'affichage de l'image sur un écran spécifique qui est destiné uniquement à cette fonction de rétrovision, ce qui occasionne un coût supplémentaire d'équipement du véhicule. Puis, pour résoudre les problèmes d'angles morts autour du véhicule, la caméra est de type à champ large, ce qui rend l'image inexploitable car l'évaluation de la distance réelle entre le véhicule et les obstacles survenant à l'arrière est impossible à faire. Un autre dispositif de rétrovision par caméra pour véhicule automobile est décrit dans le brevet français, publié sous le numéro 2 673 499, au nom de RENAULT, utilisant des caméras pivotantes selon les conditions d'utilisation. Il permet en particulier d'assurer les manoeuvres de recul par le pivotement de l'une des caméras droite ou gauche en fonction de l'action sur le dispositif de signalisation de changement de direction. Là encore, l'exploitation de ce dispositif est coûteuse en raison de l'affichage de l'image de rétrovision sur un ou deux écrans spécifiques intégrés au tableau de bord du véhicule. De plus, la fonction d'incrustation d'informations, telles que la température, la date, l'heure, la fréquence de la radio écoutée,..., qui est développée dans ce brevet, constitue une gêne pour le conducteur. En effet, cette incrustation d'informations, sur une partie de l'écran, différente de l'image de rétrovision, demande au conducteur une attention particulière pour son interprétation qui le distrait. Elle peut entraîner une confusion entre un détail de l'image de rétrovision et les symboles incrustés. Pour résoudre ces inconvénients, l'invention propose une rétrovision principale par caméra avec un mode d'affichage sur écran virtuel généré à partir d'un calculateur électronique embarqué. Pour cela l'objet de l'invention est un dispositif de rétrovision principale pour un véhicule automobile, équipé d'un calculateur électronique de contrôle moteur, comprenant une caméra monobloc pour former une image de rétrovision associée à un circuit électronique de traitement du signal vidéo et un écran d'affichage à cristaux liquides implanté dans le tableau de bord du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un calculateur électronique embarqué dit de rétrovision, couplé à la caméra et à l'écran et communique avec le calculateur électronique de contrôle moteur, qui génère l'affichage distinct et séparé, en mode virtuel, de l'image de rétrovision et des informations complémentaires sur le véhicule délivrées par le calculateur de contrôle moteur, sur un même écran virtuel de définition et de taille supérieures respectivement à la définition et à la taille de l'écran réel, et qui sélectionne automatiquement, par cadrage dynamique, tout ou partie de l'image de rétrovision et/ou des informations complémentaires à afficher sur l'écran réel sans incrustation de ces informations sur l'image de rétrovision. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, illustrée par les figures qui sont: - Figure 1: un schéma d'un dispositif de rétrovision principale selon l'invention embarqué dans un véhicule; Figure 2: un schéma électronique d'un calculateur de rétrovision principale selon l'invention; - Figure 3: un exemple de constitution d'un écran virtuel pour un dispositif de rétrovision selon l'invention; Figures 4aet 4b: deux exemples illustrant le mode d'affichage virtuel sur un écran réel, selon l'invention; - Figures 5a et 5b: respectivement une vue latérale et une vue en coupe transversale d'un premier exemple d'installation d'une caméra de rétrovision dans un véhicule; - Figures 6a et 6b: respectivement une vue latérale et une vue en coupe transversale d'un deuxième exemple d'installation d'une caméra de rétrovision dans un véhicule; - Figure 7: un exemple réel d'affichage virtuel selon l'invention. D'après le schéma de la figure 1, le dispositif de rétrovision principale selon l'invention, embarqué dans un véhicule automobile 1, comprend une caméra 2 monobloc, de type CCD (Charges Coupled Devices) ou de type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Elle est destinée à remplacer le rétroviseur intérieur à miroir pour former une image de la scène située à l'arrière du véhicule. Elle est associée à un circuit électronique 3 de traitement, qui délivre un signal vidéo Sv à un calculateur électronique 4, dit de rétrovision. Ce calculateur de rétrovision 4 embarqué contrôle le réglage des paramètres de la caméra d'une part, et la commande de la focale de l'objectif 6 de la caméra 2 quand cette focale est variable d'autre part. Il peut même assurer la commande automatique de cette focale en fonction de la vitesse de roulage du véhicule, provenant soit du calculateur électronique principal 5 du contrôle moteur du véhicule, soit d'un calculateur de bord. Le champ de vision 7 donné par la taille du circuit CCD de la caméra 2 et son objectif 6 correspond au champ de vision de l'oeil humain, dans le but de garder la notion de distance entre les objets se trouvant dans ce champ et le véhicule. Les figures 5a et 5b illustrent un exemple d'implantation d'une tête de caméra de rétrovision, au niveau du hayon arrière d'un véhicule automobile. La tête de la caméra 2 est implantée au niveau de la partie supérieure du hayon arrière 8, dissimulée entre la carrosserie extérieure et la garniture du plafonnier intérieur, de façon à ce que son objectif 6 visant la scène arrière soit abrité derrière la vitre 80 de la lunette arrière. La tête de la caméra 2 est centrée par rapport à l'axe de symétrie longitudinale du véhicule. Dans le repère automobile de coordonnées orthogonales OX, OY et OZ, dont le centre 0 se situe à l'avant du véhicule, au niveau de l'essieu, avec XX' l'axe horizontal de symétrie longitudinale, YY' l'axe passant par l'essieu avant et perpendiculaire à l'axe XX' et ZZ' l'axe vertical passant au centre de l'essieu avant, les coordonnées de la caméra sont égales à X = - 3000 mm, Y = 0 et Z = 1500 mm dans un exemple particulier de réalisation. Elle peut aussi être implantée dans la portière arrière, au niveau du troisième feu de stop 9 d'un véhicule léger, comme le montre les figures 6a et 6b, selon une vue de face et une vue latérale. Ce troisième feu de stop peut être constitué de diodes électroluminescentes disposées linéairement et isolément audessus ou en-dessous de l'objectif 6 de la caméra, ou bien en cercle, autour de l'objectif. Comme le montre le schéma de la figure 1, concernant l'ensemble du dispositif de rétrovision embarqué dans le véhicule, le circuit électronique 3 de traitement du signal vidéo est déporté de la tête de la caméra CCD, à plus d'un mètre généralement, et est implanté par exemple dans le coffre ou sous le siège arrière. Le signal vidéo Sv issu de ce circuit 3 de traitement est envoyé dans des moyens de digitalisation d'image de la figure 2, appartenant au calculateur électronique 4 de rétrovision, pour être transformé en signal numérique Sn, nécessaire à la conversion de fréquence de balayage. Si la caméra utilisée est numérique, le signal vidéo est déjà numérisé, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser de tels moyens de digitalisation. Un schéma électronique d'un calculateur de rétrovision principale selon l'invention est représenté sur la figure 2. Le calculateur 4 de rétrovision comprend de plus des moyens mélangeurs 11 d'images et de messagerie, qui reçoit d'une part le signal numérique Sn issu des moyens 10 de digitalisation et d'autre part, par l'intermédiaire d'un bus de données 12, des symboles, messages ou informations alphanumériques issus d'une interface graphique 13 contenue dans le calculateur 4. Le calculateur 4 de rétrovision comprend une unité centrale 14 qui est reliée, par une ligne 15 de type série ou de type parallèle, au calculateur principal 5 du véhicule pour les échanges d'informations, par une ligne 16 de type série à l'objectif 6 de la caméra qu'elle commande, et à une base de données cartographiques 17. Cette unité centrale 14 reçoit de plus une information sur la vitesse V du véhicule. Un bus d'adresse 18 relie l'unité centrale 14 à l'interface graphique 13, aux moyens mélangeurs 11 et aux moyens de digitalisation 10. Le calculateur de rétrovision est également connecté à un écran 19, de type à cristaux liquides LCD. Cet écran est implanté en profondeur dans le tableau de bord du véhicule, de telle sorte que l'axe normal au plan de l'écran soit dirigé vers la tête du conducteur. Les moyens mélangeurs 11 assurent le mixage de l'image de rétrovision envoyée par la caméra et les symboles de messagerie, dans un format compatible avec l'affichage sur l'écran à cristaux liquides 19. Ce format peut être plus grand que la résolution physique de l'écran réel: par exemple, le format d'image Iv issu du mélangeur peut être de résolution 1024x1024 pixels d'image, y compris l'image de rétrovision et les symboles graphiques, alors que le format de l'écran réel Ir peut n'être que de 640x480 pixels. L'affichage d'une partie du format d'image virtuelle, par exemple 1024x1024 pixels, sur l'écran réel de résolution moindre est géré par l'unité centrale 14 du calculateur de rétrovision 4, qui communique avec l'ensemble des moyens précédemment décrits. En fonction de la sélection faite par le conducteur du véhicule, à partir par exemple de deux boutons A et B, l'unité centrale 14 décide de sélectionner une partie de 640x480 pixels de l'image virtuelle totale. Le mode d'affichage d'une partie de l'image virtuelle sur un écran réel à cristaux liquides avec une taille de résolution moindre est appelé mode virtuel. Les moyens de digitalisation 10 sont utilisés pour le calcul de l'histogramme de l'image, le résultat de ce calcul étant ensuite utilisé pour effectuer le réglage du gain et du temps d'intégration de la caméra CCD 2. L'image de rétrovision et les informations sont disposées dans les moyens mélangeurs distinctement et séparément sur le même écran virtuel de définition beaucoup plus large que celle de l'écran réel. Selon l'exemple de constitution d'un écran virtuel pour un dispositif de rétrovision selon l'invention, représenté sur la figure 3, l'image virtuelle totale Iv, par exemple de résolution 1024x1024 pixels, comprend une première partie 20 réservée à l'image de rétrovision, une deuxième partie 21, rectangulaire verticale, réservée aux informations sur l'état du véhicule, comme la vitesse de déplacement, la température d'huile ou le niveau de carburant, délivrés par le calculateur principal 5, et une troisième partie 22, rectangulaire horizontale réservée aux informations sur le trafic routier délivrées par la base cartographique 17. L'image réelle Ir restituée sur l'écran 19 à cristaux liquides est matérialisée par des traits en pointillés. Elle est constituée de l'image vidéo de rétrovision et de messageries alphanumériques symboliques, destinées à informer le conducteur. La sélection de l'image de rétrovision ou/et des informations est effectuée automatiquement ou manuellement par le calculateur de rétrovision qui joue le rôle d'un superviseur, par l'intermédiaire d'une commande externe par des boutons de sélection. Le conducteur peut par conséquent afficher l'image de rétrovision seule, ou bien les informations seules, ou bien une partie de l'image de rétrovision et une partie des informations grâce au calculateur de rétrovision. Cette partie sélectionnée de l'image virtuelle a une définition égale à celle de l'écran réel LCD. Ainsi, d'une part, la sélection par un premier bouton A entraîne l'affichage sur l'écran de l'image de rétrovision 20 et des informations sur le véhicule sur la bande verticale 21, et d'autre part, la sélection par un second bouton B entraîne toujours l'affichage de l'image de rétrovision mais également dans ce cas des informations trafic sur la bande horizontale 22. Les figures 4a et 4b illustrent le mode d'affichage virtuel avec un cadrage dynamique sélectionné par commande, par l'intermédiaire de boutons par exemple et assuré par le calculateur de rétrovision. Ainsi, les moyens mélangeurs il ont pour rôle de transformer les fréquences ligne et trame du signal vidéo de la caméra en des fréquences ligne et trame spécifiques au calculateur tout en conservant le rapport entre la largeur et la hauteur de l'image vidéo. Les moyens mélangeurs participent physiquement à l'élaboration de l'écran virtuel. Le principal avantage du mode d'affichage virtuel est la conservation intégrale de l'image de rétrovision par caméra sans gêner le conducteur, puisqu'aucune image n'est incrustée sur l'image de rétrovision principale. La présentation des informations de type navigation ou trafic, ou du type instrumental sur l'état du véhicule - vitesse, température, témoin de lampe, niveau de réservoir de carburant ou de charge de la batterie,... - peut être faite indépendamment de l'image de rétrovision. Grâce au cadrage dynamique de l'écran virtuel sur l'écran réel, le conducteur peut accéder à la vision arrière du véhicule en même temps qu'aux informations nécessaires à sa conduite de façon indépendante, sans provoquer de gêne dans l'interprétation des images de rétrovision par caméra. La figure 7 en est un exemple réel. Sur cet écran virtuel, d'autres fonctions comme la navigation, la gestion de bord par radiophonie ou téléphonie, la cartographie, le courant instantané d'un moteur électrique dans le cas d'un véhicule hybride par exemple, coexistent avec la fonction rétrovision par caméra sans recours au mode d'incrustation sur l'image de rétrovision. Selon une variante de l'invention, la surface extérieure du hayon arrière 8 du véhicule peut être constituée de panneaux solaires 81, qui épousent parfaitement sa forme un peu arrondie. Les panneaux solaires sont destinés à alimenter au moins un ventilateur 82, disposé sur la plage arrière 84 du coffre. Un tel ventilateur commandé par un dispositif d'extraction 83 alimenté par l'énergie solaire, sert à extraire l'air chaud à l'intérieur de l'habitacle du véhicule à l'arrêt, sans utiliser par conséquent l'énergie électrique de la batterie. Les ventilateurs fonctionnant à l'énergie solaire, captée sur la lunette arrière du véhicule, réalisent un déchambrage économique et astucieux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de rétrovision principale pour un véhicule automobile, équipé d'un calculateur électronique de contrôle moteur, comprenant une caméra monobloc pour former une image de rétrovision associée à un circuit électronique (3) de traitement du signal vidéo et un écran d'affichage à cristaux liquides implanté dans le tableau de bord du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un calculateur électronique embarqué dit de rétrovision, couplé à la caméra (2) et à l'écran (19) et communiquant avec le calculateur (5) électronique de contrôle moteur, qui génère l'affichage distinct et séparé, en mode virtuel, de l'image de rétrovision et des informations complémentaires sur le véhicule délivrées par le calculateur (5) de contrôle moteur, sur un même écran virtuel de définition et de taille supérieures respectivement à la définition et à la taille de l'écran (19) réel, et qui sélectionne automatiquement, par cadrage dynamique, tout ou partie de l'image de rétrovision et/ou des informations complémentaires à afficher sur l'écran (19) réel sans incrustation de ces informations sur l'image de rétrovision. 2. Dispositif de rétrovision principale selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en mode d'affichage virtuel, l'image virtuelle totale (Iv) comprend une première partie (20) réservée à l'image de rétrovision délivrée par la caméra (2) monobloc, une deuxième partie (21) rectangulaire et verticale placée le long d'un premier côté de l'image de rétrovision et réservée aux informations sur l'état du véhicule délivrées par le calculateur (5) de contrôle moteur et une troisième partie (22), rectangulaire et horizontale, placée le long d'un second côté de l'image de rétrovision perpendiculaire au premier côté, réservée aux informations sur le trafic routier délivrées par la base cartographique (17), et en ce que, par l'intermédiaire d'une commande externe par des boutons (A et B) de sélection, le conducteur du véhicule choisit l'affichage réel sur l'écran (19) d'une partie de l'image virtuelle (Iv) dont la définition et la taille sont égales à celles de l'écran (19). 3. Dispositif de rétrovision principale selon la revendication 2, caractérisé en ce que, à partir des boutons de commande, le conducteur du véhicule demande l'affichage sélectif de: - l'image de rétrovision seule, - les informations sur l'état du véhicule seules, - les informations sur le trafic routier seuls, - une partie de l'image de rétrovision et une des deux types d'informations. 4. Dispositif de rétrovision selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur électronique (4) de rétrovision est constitué de: - une unité centrale (14) recevant des informations complémentaires du calculateur électronique (5) de contrôle et des informations cartographiques d'une base de données (17) et commande l'objectif (16) à focale variable de la caméra (2); - une interface graphique (13) générant des symboles ou des caractères alphanumériques; - des moyens mélangeurs (11) d'images vidéo numériques provenant de la caméra (2) et de messages alphanumérique ou symboliques provenant de l'interface graphique (13); un bus de données (12) par lequel transitent les messages venant de l'interface graphique (13) vers les moyens mélangeurs (11); - un bus d'adresse (18) reliant l'unité centrale (14) à l'interface graphique (13) et aux moyens mélangeurs (11). 5. Dispositif de rétrovision selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas d'une caméra analogique, le calculateur électronique (4) de retrovision comporte de plus des moyens (10) de digitalisation des images vidéo provenant de la caméra (2), délivrant un signal numérique (Sn) aux moyens mélangeurs (11) d'images et de messageries. 6. Dispositif de rétrovision principale selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ de vision (7) donné par la taille du circuit CCD de la caméra (2) et son objectif (6) correspond au champ de vision de l'oeil humain, afin de garder la notion de distance entre les objets se trouvant dans ce champ et le véhicule. 7. Dispositif de rétrovision principale selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tête de la caméra (2) est implantée au niveau de la partie supérieure du hayon arrière (8) du véhicule, dissimulée entre la carrosserie extérieure et la garniture du plafonnier intérieur, de façon à ce que son objectif (6) visant la scène arrière soit abrité derrière la vitre (80) de la lunette arrière. 8. Dispositif de rétrovision principale selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tête de la caméra (2) est centrée par rapport à l'axe XX' de symétrie longitudinale du véhicule, dans le repère automobile de coordonnées orthogonales OX, OY et OZ, dont le centre 0 se situe au niveau de l'essieu avant du véhicule, avec XX' l'axe horizontal de symétrie longitudinale, YY' l'axe passant par l'essieu avant et perpendiculaire à l'axe XX' et ZZ' l'axe vertical passant au centre de l'essieu avant, et en ce que les coordonnées de la caméra sont égales à X = - 3000 mm, Y = 0 et Z = 1500 mm. 8. Dispositif de rétrovision principale selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la caméra (2) est implantée dans la portière arrière, au niveau du troisième feu de stop (9) d'un véhicule léger, ce troisième feu de stop étant constitué de diodes électroluminescentes disposées linéairement et isolément au-dessus ou en-dessous de l'objectif (6) de la caméra, ou bien en cercle, autour de l'objectif.