Brevet FR3137614A1 — publié le 20240112

L’invention concerne un système optique (1) pour véhicule (2) comprenant : - une caméra (10) configurée pour acquérir des images (I1) de l’environnement extérieur dudit véhicule (2), - une glace de protection (11) configurée pour être disposée en regard de ladite caméra (10), ladite glace de protection (11) comprenant une face externe (11.1) en regard de l’extérieur dudit véhicule (2), et une face interne (11.2) en regard de ladite caméra (10), caractérisé en ce que ladite face interne (11.2) de ladite glace de protection (11) possède un rayon de courbure local R2 défini de sorte que la glace de protection (11) possède une focale (f) qui tend vers l’infini. Figure pour abrégé : Fig. 1 Système optique pour véhicule comprenant une caméra La présente invention se rapporte à un système optique pour véhicule comprenant une caméra. Elle trouve une application particulière mais non limitative dans les véhicules automobiles. Dans le domaine des véhicules automobiles, un système optique pour véhicule connu de l’homme du métier comprend : - une caméra configurée pour acquérir des images de l’environnement extérieur dudit véhicule, - une glace de protection configurée pour être disposée en regard de ladite caméra, ladite glace de protection comprenant une face externe en regard de l’extérieur dudit véhicule et une face interne en regard de ladite caméra. La glace de protection est configurée pour cacher la caméra pour qu’elle ne soit pas visible depuis l’extérieur du véhicule. Un inconvénient de cet état de la technique est que la glace de protection affecte les performances de la caméra en raison de la forme courbée de la glace de protection et/ou de sa semi-transparence ou opacité. Dans ce contexte, la présente invention vise à proposer un système optique pour véhicule comprenant une caméra qui permet de résoudre l’inconvénient mentionné. A cet effet, l’invention propose un système optique pour véhicule comprenant : - une caméra configurée pour acquérir des images de l’environnement extérieur dudit véhicule, - une glace de protection configurée pour être disposée en regard de ladite caméra, ladite glace de protection comprenant une face externe en regard de l’extérieur dudit véhicule, et une face interne en regard de ladite caméra, caractérisé en ce que ladite face interne de ladite glace de protection possède un rayon de courbure local R2 défini de sorte que la glace de protection possède une focale qui tend vers l’infini. Ainsi, comme on le verra en détail par la suite, le fait de définir le rayon de courbure local pour avoir une focale de la glace de protection vers l’infini permet d’obtenir une glace de protection optiquement neutre ce qui ne diminue ainsi pas les performances de la caméra. Selon des modes de réalisation non limitatifs, ledit système optique peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, parmi les suivantes. Selon un mode de réalisation non limitatif, lequel ledit rayon de courbure local R2 est tel que R2=R1-(n-1)d/n, avec R1 un rayon de courbure local de ladite face externe, d’une épaisseur locale de ladite glace de protection et n l’indice de réfraction de ladite glace de protection. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite caméra est une caméra RGB ou infrarouge. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite face externe possède un ensemble de rayons de courbure locaux R1. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite face interne possède un ensemble de rayons de courbure locaux R2. Il est en outre proposé une glace de protection pour véhicule configurée pour être disposée en regard d’une caméra embarquée sur ledit véhicule, ladite glace de protection comprenant une face externe en regard de l’extérieur dudit véhicule, et une face interne en regard de ladite caméra, caractérisé en ce que ladite face interne de ladite glace de protection possède un rayon de courbure local R2 défini de sorte que ladite glace de protection possède une focale qui tend vers l’infini. Selon des modes de réalisation non limitatifs, la glace de protection peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, parmi les suivantes. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit rayon de courbure local R2 est tel que R2=R1-(n-1)d/n, avec R1 un rayon de courbure local de ladite face externe, d’une épaisseur locale de ladite glace de protection et n un indice de réfraction de ladite glace de protection. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite face externe possède un ensemble de rayons de courbure locaux R1. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite face interne possède un ensemble de rayons de courbure locaux R2. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent : illustre un système optique pour véhicule comprenant une caméra et une glace de protection disposée en regard de ladite caméra, ladite glace de protection comprenant une face externe et une face interne, selon un mode de réalisation non limitatif de l’invention, illustre une focale infinie de ladite glace de protection du système optique de la par rapport à une focale plus courte d’un état de la technique antérieur, selon un mode de réalisation non limitatif, illustre une courbe de fonction de transfert optique d’une caméra d’un système optique d’un état de la technique antérieure sans glace de protection, illustre une courbe de fonction de transfert optique de la caméra avec la glace de protection du système optique de la , illustre une courbe de fonction de transfert optique d’une caméra d’un système optique d’un état de la technique antérieure avec glace de protection. Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. Le système optique 1 pour véhicule selon l’invention est décrit en référence aux figures 1 à 5. Dans un mode de réalisation non limitatif, le véhicule 2 est un véhicule automobile. Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé. Ce mode de réalisation est pris comme exemple non limitatif dans la suite de la description. Dans la suite de la description, le véhicule 2 est ainsi autrement appelé véhicule automobile 2. Le véhicule automobile 2 comprend ledit système optique 1. Tel qu’illustré sur la , le système optique 1 comprend : - une caméra 10 configurée pour acquérir des images I1 de l’environnement extérieur dudit véhicule automobile 2, l’acquisition des images I1 se faisant dans le foyer image f’ du système optique 100 de la caméra 10, - une glace de protection 11 configurée pour être disposée en regard de ladite caméra 10. Dans des modes de réalisation non limitatifs, le système optique 1 est intégré dans : - un logo, - un logo pivotant, - un rétroviseur, - un troisième feu stop, autrement appelé en anglais CHSML (« Center High Mounted Stop Lamp »), - dans la barre du coffre, - dans la grille de face avant du véhicule automobile 2, - à l’arrière du véhicule automobile 2. Dans le cas où le système optique 1 est intégré dans le logo ou logo pivotant, la glace de protection 11 fait partie du logo ou logo pivotant. Dans des modes de réalisation non limitatifs, la caméra 10 est une caméra RGB ou une caméra infrarouge. Dans un mode de réalisation non limitatif, la caméra 10 est une caméra FishEye TM . Les rayons lumineux L1 (illustrés sur la ) des sources de lumière extérieures, telles que la lumière naturelle dans un exemple non limitatif, permettent d’éclairer une scène à l’extérieur du véhicule automobile 2 et de la visualiser à l’aide du système optique de la caméra 10 qui acquiert des images I1 de ladite scène. Dans des modes de réalisation non limitatifs, la caméra 10 est utilisée pour : - des fonctions d’aide pour se garer, fonctions appelées en anglais « rear view » ou « surround view » (de portée de 0 à 30 mètres dans un exemple non limitatif), - une fonction de rétroviseur (de portée d’environ 80 à 200 mètres dans un exemple non limitatif). La glace de protection 11 est configurée pour cacher la caméra 10 depuis l’extérieur du véhicule automobile 2 mais également permet de définir une forme de style particulière à un constructeur automobile. Dans des modes de réalisation non limitatifs, elle est semi-transparente ou opaque ou transparente. La glace de protection 11 possède un foyer F et une focale f et un champ de vision FOV (illustré sur la ). La glace de protection 11 possède en outre une épaisseur d. La glace de protection 11 comprend une face externe 11.1 disposée en regard de l’extérieur du véhicule automobile 2 et une face interne 11.2 disposée en regard de la caméra 10. Dans un mode de réalisation non limitatif, la face externe 11.1 est convexe tandis que la face interne11.2 est concave ou inversement. Dans un autre mode de réalisation non limitatif, la face externe 11.1 est convexe ainsi que la face interne 11.2, ou la face externe 11.1 est concave ainsi que la face interne 11.2. Dans un mode de réalisation non limitatif, la glace de protection 11 est réalisée en PC (polycarbonate). Le PC permet d’avoir une face externe robuste, qui ne casse pas contrairement à du PMMA (poly-méthacrylate de méthyle). Dans un autre mode de réalisation non limitatif, la glace de protection 11 est réalisée en PMMA. Du fait de la forme de style de la glace de protection 11, sa face externe 11.1 possède un ensemble de rayons de courbure locaux R1 qui sont définis par la forme de style. La face interne 11.2 possède quant à elle un ensemble de rayons de courbures locaux R2 adaptés aux différents rayons de courbure locaux R1 de la face externe 11.1. On joue sur l’épaisseur d de la glace de protection 11 et sur R2 le rayon de courbure de la face interne 11.2 de telle sorte que la focale f de la glace de protection 11 soit la plus grande possible. Cela permet d’obtenir une glace de protection 11 optiquement neutre. La focale f tend ainsi vers l’infini pour éviter de dévier les rayons lumineux L1 venant de l’extérieur sur la caméra 10. En effet, si les rayons lumineux L1 sont déviés, cela déforme les images I1 acquises par la caméra 10 ce qui entraîne des images I1 moins nettes. La définition de la focale f est la suivante : avec : - R1 un rayon de courbure local de ladite face externe 11.1, autrement appelé rayon de courbure externe R1, - R2 un rayon de courbure local de la face interne 11.2, autrement appelé rayon de courbure interne R2, - d une épaisseur locale de ladite glace de protection 11, et - n l’indice de réfraction de lumière (autrement appelé indice de réfraction n) de ladite glace de protection 11. A partir de la formule [Math 1], lorsqu’on fait tendre la focale f vers l’infini, on a la face interne 11.2 de la glace de protection 11 qui possède un rayon de courbure local R2 tel que R2=R1-(n-1)d/n [2]. Ainsi le rayon de courbure local interne R2 est toujours inférieur au rayon de courbure local externe R1. On obtient ainsi une glace de protection 11 optiquement neutre qui garde la forme de style du constructeur puisque la face externe 11.1 n’est pas modifiée. Dans un exemple non limitatif, la glace de protection 11 comprend les caractéristiques suivantes : - n l’indice de réfraction de la lumière égal à 1.58 pour une glace de protection 11 en polycarbonate, - l’épaisseur d est de 2.5mm (millimètres), - en bas de la glace de protection 11, le rayon de courbure local externe R1 est égal à 150mm, - au centre de la glace de protection 11, le rayon de courbure local externe R1 est égal à 177mm, et - en haut de la glace de protection 11, le rayon de courbure local externe R1 est égal à 195mm. En adaptant le rayon de courbure local interne R2 avec la formule [2], on obtient : - en bas de la glace de protection 11, le rayon de courbure local interne R2 est égal à 149.08mm, - au centre de la glace de protection 11, le rayon de courbure local interne R2 est égal à 176.08mm, et - en haut de la glace de protection 11, le rayon de courbure local interne R2 est égal à 194.08mm. Le dessin (a) sur la illustre une glace de protection 31 de l’état de la technique antérieur avec une focale f 0 et un foyer F0. Le dessin (b) de la illustre une glace de protection 11 avec une focale f dont la face interne 11.2 comprend un rayon de courbure local R2= R1-(n-1)d/n. On peut voir que la focale f est plus grande que la focale f 0 . Par ailleurs, le champ de vision FOV de la glace de protection 11 est inférieur au champ de vision FOV0 de la glace de protection 31 de l’état de la technique antérieur, ce qui implique que les rayons lumineux L1 sont moins déviés et donc ils convergent plus loin vers le foyer F. On a ainsi f > f 0 . Les figures 3 à 5 illustrent respectivement des courbes de fonction de transfert optique autrement appelées courbes FTO : - d’une caméra 10 sans glace de protection, - d’une caméra 10 disposée en regard de la glace de protection 11 définie avec un rayon de courbure interne R2 adapté pour avoir une focale f qui tend vers l’infini, - d’une caméra 10 disposée en regard d’une glace de protection 31 de l’état de la technique antérieur définie avec un rayon de courbure R2 non adapté. Les courbes correspondent à différents angles d’incidence (entre 0° et 97°) des rayons lumineux L1 qui arrivent sur le système optique 100 de la caméra 10. Les courbes de fonctions de transfert optiques de la servent de référence. Une courbe de fonction de transfert optique permet d’évaluer la capacité des éléments d’un système optique tels qu’une caméra avec ou sans glace de protection à restituer du contraste en fonction de la finesse des détails d’un objet cible ; autrement dit, sa capacité à transmettre les fréquences spatiales de l'objet cible. Elle est utilisée pour évaluer la qualité du système optique 100. Elle permet ainsi d’évaluer la capacité d’une glace de protection 11 à ne pas dégrader les performances de la caméra 10 par rapport à une caméra 10 sans glace de protection ou avec une glace de protection 31 de l’état de la technique antérieur. En ordonnée des courbes, on trouve le contraste entre 0 et 1 (référencé ct). En abscisse, on trouve la fréquence spatiale de l’objet cible en cycle/millimètres (référencée spf(cy/mm)). Cela représente la finesse du détail de l’objet cible. Comme on peut le voir sur la , avec une glace de protection 11 optimisée, à savoir un rayon de courbure interne R2 qui est adapté, quel que soit l’angle d’incidence considéré, on a une FTO non dégradée. On obtient quasiment les mêmes courbes que dans le cas de la , à savoir dans le cas sans glace de protection. Par contre, comme on peut le voir sur la , ce n’est pas le cas avec une glace de protection 31 non optimisée de l’état de la technique antérieur, à savoir avec un rayon de courbure interne R2 non adapté, on obtient des courbes totalement différentes de celles de la . Ainsi, la glace de protection 11 du système optique 1 permet d’obtenir les mêmes performances pour la caméra 10 qui est placée en regard qu’une caméra 10 qui n’a aucune glace de protection. Ainsi, la glace de protection 11 ne gêne pas la caméra 10. Bien entendu la description de l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et au domaine décrit ci-dessus. Ainsi, l’invention décrite présente notamment les avantages suivants : - elle permet d’intégrer une caméra 10 derrière une glace de protection 11 sans diminuer les performances de la caméra 10, - elle permet de garder la forme de style donnée à la glace de protection 11 par le constructeur automobile car elle ne modifie pas sa face externe 11.1, - elle permet d’obtenir une glace de protection 11 optiquement neutre en adaptant localement la face interne 11.2 de la glace de protection 11, - elle est simple à mettre en œuvre. Système optique (1) pour véhicule (2) comprenant : - une caméra (10) configurée pour acquérir des images (I1) de l’environnement extérieur dudit véhicule (2), - une glace de protection (11) configurée pour être disposée en regard de ladite caméra (10), ladite glace de protection (11) comprenant une face externe (11.1) en regard de l’extérieur dudit véhicule (2), et une face interne (11.2) en regard de ladite caméra (10), caractérisé en ce que ladite face interne (11.2) de ladite glace de protection (11) possède un rayon de courbure local R2 défini de sorte que la glace de protection (11) possède une focale (f) qui tend vers l’infini. Système optique (1) selon la revendication 1, selon lequel ledit rayon de courbure local R2 est tel que R2=R1-(n-1)d/n, avec R1 un rayon de courbure local de ladite face externe (11.1), d’une épaisseur locale de ladite glace de protection (11) et n l’indice de réfraction de ladite glace de protection (11). Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite caméra (10) est une caméra RGB ou infrarouge. Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite face externe (11.1) possède un ensemble de rayons de courbure locaux R1. Système optique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite face interne (11.2) possède un ensemble de rayons de courbure locaux R2. Glace de protection (11) pour véhicule (2) configurée pour être disposée en regard d’une caméra (10) embarquée sur ledit véhicule (2), ladite glace de protection (11) comprenant une face externe (11.1) en regard de l’extérieur dudit véhicule (2), et une face interne (11.2) en regard de ladite caméra (10), caractérisé en ce que ladite face interne (11.2) de ladite glace de protection (11) possède un rayon de courbure local R2 défini de sorte que ladite glace de protection (11) possède une focale (f) qui tend vers l’infini. Glace de protection (11) selon la revendication précédente, selon laquelle ledit rayon de courbure local R2 est tel que R2=R1-(n-1)d/n, avec R1 un rayon de courbure local de ladite face externe (11.1), d’une épaisseur locale de ladite glace de protection (11) et n un indice de réfraction de ladite glace de protection (11). Glace de protection (11) selon la revendication 6 ou la revendication 7, selon laquelle ladite face externe (11.1) possède un ensemble de rayons de courbure locaux R1. Glace de protection (11) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, selon laquelle ladite face interne (11.2) possède un ensemble de rayons de courbure locaux R2.