FR3052416B1 - Dispositif de protection d'un capteur optique et systeme de detection optique pour vehicule automobile associe - Google Patents

Dispositif de protection d'un capteur optique et systeme de detection optique pour vehicule automobile associe Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de protection (5) d'un capteur optique (3) pour véhicule automobile, comportant un dispositif de vibrations (9) comprenant au moins un émetteur (11) apte à générer des ondes ultrasonores (US). Selon l'invention, ledit au moins un émetteur (11) est destiné à être agencé de manière à générer des ondes ultrasonores (US) dans le champ de vision du capteur optique (3), de façon à atomiser des particules de fluide (12) lorsqu'elles entrent dans le champ ultrasonique formé par les ondes ultrasonores (US) générées. L'invention concerne aussi un système de détection optique (1) correspondant.

Description

Dispositif de protection d’un capteur optique et système de détection optique pour véhicule automobile associé
La présente invention se rapporte au domaine de l’aide à la conduite et notamment aux systèmes de détection optique, comportant par exemple des caméras, implantés sur certains véhicules. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un dispositif de protection d’un capteur optique tel qu’une caméra, notamment d’un tel système de détection. L’invention concerne également un système de détection optique tel qu’un système de vision arrière comprenant un capteur optique et un dispositif de protection associé.
On appelle système de détection optique tout système comportant des capteurs optiques, tels que des caméras, des capteurs laser (communément appelés LIDAR) ou autres capteurs basés sur l’émission et/ou la détection de la lumière dans le spectre visible ou invisible pour l’Homme, en particulier l’infrarouge.
De nos jours, des caméras de vision en particulier arrière équipent un grand nombre de véhicules automobiles, et font notamment partie d’un système d’aide au parking qui permet de se garer plus facilement dans un emplacement sans se retourner et de détecter les obstacles situés à l’arrière du véhicule.
On connaît des caméras qui sont installées à l’intérieur de l’habitacle contre la lunette / vitre arrière en visant vers l’arrière depuis la lunette arrière du véhicule. Ces caméras sont bien protégées des influences climatiques extérieures et peuvent par exemple bénéficier des systèmes de dégivrage et de nettoyage de la lunette arrière, par exemple d’un fil chauffant intégré dans la vitre de la lunette arrière.
Cependant, l’angle de vue n’est pas optimal, notamment pour une aide au parking et pour cette raison, on préfère que la caméra soit agencée au niveau du pare-chocs ou de la carrosserie arrière ou au niveau de la plaque d’immatriculation arrière du véhicule. Dans ce cas, la caméra est donc fortement exposée aux projections de saletés qui peuvent se déposer sur son optique et ainsi réduire son efficacité, voire la rendre inopérante. En particulier par temps de pluie, on constate des projections de pluie et de saletés qui peuvent grandement affecter l’opérabilité du système de détection optique tel qu’un système de vision arrière comprenant une telle caméra. Les surfaces des optiques des caméras doivent être nettoyées afin de garantir leur bon état de fonctionnement.
Pour contrer le dépôt de saletés sur la caméra, il est connu d’agencer un dispositif de nettoyage de l’optique de la caméra, généralement un gicleur de liquide de nettoyage, à proximité de celle-ci, pour supprimer les éléments polluants qui se sont déposés au cours du temps. Cependant, l’optique de la caméra, qui est un élément relativement fragile, n’est pas protégée de projections pouvant l’endommager.
Il est aussi connu de monter la caméra à l’intérieur de l’habillage externe du véhicule, et de la protéger des agressions extérieures par l’intermédiaire d’une vitre ou fenêtre de protection fixée à l’habillage. Bien que la caméra soit protégée des agressions extérieures, la caméra reste soumise au dépôt de polluants se trouvant à l’intérieur de l’habillage du véhicule, et le nettoyage de la caméra est particulièrement difficile dans un tel aménagement.
Selon une solution connue par exemple du document FR2841488 au nom de la Demanderesse, un gicleur est prévu et projette par exemple un liquide de nettoyage sous pression sur l’optique de la caméra telle qu’une vitre de protection de la caméra. Le gicleur est en outre assisté par des moyens de vibration permettant de faire décoller les saletés tenaces de la vitre de protection de la caméra. Toutefois, il a été constaté que le fonctionnement de ce système de vision peut être optimisé. En effet, après la projection d’un liquide de nettoyage sur l’optique de la caméra, il peut rester des gouttes accrochées à la vitre de protection, ce qui nuit et déforme l’image prise par la caméra. La présence des gouttes de liquide de nettoyage résulte du fait que le liquide de nettoyage ne glisse pas facilement sur la surface de l’optique de la caméra. De plus, l’évaporation des gouttes sur la vitre de protection laisse des traces qui peuvent se voir sur l’image prise par la caméra.
Un nouveau concept apparu depuis ne tend pas à nettoyer la caméra dès qu’elle est sale pour maintenir son opérabilité, mais de la garder propre en permanence contre les projections de pluie ou de poussière. À cet effet, il est connu de projeter en permanence un rideau d’air devant la caméra faisant écran qui empêche le dépôt de saletés.
La présente invention se propose de remédier au moins partiellement aux inconvénients ci-dessus mentionnés en présentant une alternative d’un dispositif de protection d’un capteur optique alternatif permettant d’empêcher le dépôt de salissures sur le capteur optique tel qu’une caméra. À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de protection d’un capteur optique pour véhicule automobile, comportant un dispositif de vibrations comprenant au moins un émetteur apte à générer des ondes ultrasonores. Selon l’invention, ledit au moins un émetteur est destiné à être agencé de manière à générer des ondes ultrasonores dans le champ de vision du capteur optique, de façon à atomiser des particules de fluide lorsqu’elles entrent dans le champ ultrasonique formé par les ondes ultrasonores générées.
Les particules atomisées sont donc réduites en plus fines particules qui peuvent plus facilement être déviées, par exemple à l’aide d’un flux d’air additionnel forcé, de sorte que ces fines particules ne viennent pas salir le capteur optique, notamment l’optique telle qu’une lentille du capteur optique.
Le dispositif de protection selon l’invention peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : - l’émetteur est destiné à être agencé de manière à émettre des ondes ultrasonores selon une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe optique du capteur optique ; - l’émetteur est agencé à proximité du capteur optique et hors du champ de vision du capteur optique ; - l’émetteur comprend au moins un transducteur piézo-électrique en matériau céramique ; - le dispositif de vibrations comprend une pluralité d’émetteurs, destinés à être répartis autour du champ de vision du capteur optique ; - le dispositif de vibrations est configuré pour générer des ondes ultrasonores stationnaires, et comprend pour chaque émetteur, un émetteur opposé ou un récepteur résonant associé ; - le dispositif de protection comprend un moyen d’évacuation des résidus des particules après atomisation ; - le dispositif de protection comprend au moins une buse de projection d’un flux d’air devant le capteur optique, le flux d’air permettant d’évacuer les résidus des particules après atomisation. Ainsi, l’air projeté a une fonction relative au nettoyage de l’optique du capteur optique ; - le capteur optique comporte une optique telle qu’une lentille, et la buse de projection est configurée pour délivrer un flux d’air affleurant l’optique, - le flux d’air est de préférence laminaire ; - le dispositif de protection comprend un moyen de chauffage du flux d’air. L’invention concerne également un système de détection optique pour véhicule automobile comprenant un capteur optique et un dispositif de protection du capteur optique tel que défini précédemment.
Selon un aspect de l’invention, ledit au moins un émetteur est découplé mécaniquement par rapport au capteur optique. D’autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l’invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d’un système de détection optique comprenant un capteur optique et un dispositif de protection du capteur optique, et - la figure 2 est une vue schématique montrant le capteur optique et une variante de réalisation du dispositif de protection du capteur optique.
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.
La figure 1 montre un premier mode de réalisation d’un système 1 de détection optique selon l’invention pour un véhicule automobile.
Le système de détection est par exemple un système de vision arrière pour véhicule automobile destiné à être monté à l’arrière d’un véhicule automobile, par exemple au niveau d’un pare-chocs ou d’une plaque d’immatriculation (non représentés). Il peut aussi par exemple être monté sur les côtés du véhicule, par exemple en complément et/ou remplacement des rétroviseurs latéraux.
Le système de détection optique 1 comprend un capteur optique 3, notamment de prise de vue, et un dispositif de protection 5 de ce capteur optique 3.
Le capteur optique 3 est par exemple un capteur optique 3 de prise de vues tel qu’une caméra. Le capteur optique 3 est par exemple un capteur CCD (pour “charged coupled device” en anglais à savoir un dispositif à transfert de charge) ou un capteur CMOS composé d’une matrice de photodiodes miniatures. Selon une autre variante, il peut s’agir d’un capteur pour télédétection par laser dit capteur LIDAR, acronyme en anglais de “light détection and ranging”.
Le capteur optique 3 comporte une optique 7 d’axe optique A. Cette optique 7 est par exemple convexe (bombée) de convexité orientée vers l’extérieur du capteur optique 3, telle qu’une optique dite œil de poisson (“fish-eye” en anglais). De façon générale, l’optique 7 s’entend de tout élément optique, comme une lentille et/ou une vitre de protection, disposée devant le capteur optique 3.
Le dispositif de protection 5 comporte quant à lui un dispositif de vibrations 9. Le dispositif de vibrations 9 peut comprendre un ou plusieurs émetteurs 11 aptes à générer des ondes ultrasonores, schématisées par les flèches US sur la figure 1.
Les ondes ultrasonores US sont choisies de façon à atomiser des particules de fluide, représentées de façon schématique par la référence 12, lorsqu’elles entrent (flèche A) dans le champ ultrasonique formé par les ondes ultrasonores US générées. On entend par fluide, aussi bien du liquide, de la glace, du brouillard, de la brume, ou encore un mélange de liquide et de poussières, voire de l’huile ou une matière solide. Par atomisation, on entend le fait de réduire ou diviser un corps en fines particules p, le corps/les particules étant aussi bien liquides que solides. Dans la présente, l’atomisation du fluide est donc l’effet mécanique engendré sur toute particule de fluide qui entre dans le champ ultrasonore.
Le dispositif de vibrations 9 peut être activé avec l’allumage du véhicule automobile comprenant le système de détection optique 1. Le dispositif de vibrations 9 peut donc générer le champ ultrasonore en continu tant que le véhicule automobile est en marche. En variante, le dispositif de vibrations 9 peut être activé de façon à générer un champ ultrasonore par intermittence. Enfin, on peut également prévoir que le dispositif de vibrations 9 soit activé lorsque de la pluie est détectée, par exemple par un capteur au niveau du pare-brise. L’émetteur 11 ou chaque émetteur 11 est agencé de manière à générer des ondes ultrasonores dans le champ de vision du capteur optique 3, dans cet exemple selon une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe optique A du capteur optique 3.
Pour ce faire, l’émetteur ou chaque émetteur 11 est agencé à proximité du capteur optique 3 et hors du champ de vision du capteur optique 3. Plus précisément, l’émetteur ou chaque émetteur 11 est disposé perpendiculairement à l’axe optique A du capteur optique 3. Le déplacement vibratoire d’un émetteur 11 est représenté de façon schématique par la double flèche Δ. L’émetteur ou chaque émetteur 11 est découplé mécaniquement par rapport au capteur optique 3.
Selon le mode de réalisation décrit, l’émetteur 11 ou chaque émetteur 11 comprend au moins un transducteur piézo-électrique 13 en matériau céramique.
Avantageusement, le dispositif de vibrations 9 est apte à générer des ondes ultrasonores stationnaires. À cet effet, le dispositif de vibrations 9 comprend pour chaque émetteur 11, un moyen 11’ associé, qui peut désigner un autre émetteur 11’ ou un récepteur 1 T, agencé opposé à l’émetteur 11.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif de vibrations 9 peut comprendre au moins deux émetteurs 11, 11’ agencés de manière à générer des ondes ultrasonores qui s’entrechoquent formant une onde stationnaire ultrasonore. L’émetteur 11’ opposé peut notamment être similaire à l’émetteur 11 auquel il est associé. La description de l’émetteur 11 s’applique donc à l’émetteur opposé 1T qui n’est donc pas décrit plus en détail.
Selon un autre exemple, on peut prévoir un émetteur 11 et un récepteur 11’ résonant associé.
Selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 2, e dispositif de vibrations 9 comprend une pluralité d’émetteurs 11, par exemple quatre émetteurs 11, 1T ou deux émetteurs 11 et deux récepteurs associés 1 T.
Dans le cas de plusieurs émetteurs 11, ou de plusieurs paires d’émetteurs 11, 11’ associés et opposés, ou en variante de plusieurs paires d’émetteurs 11 et de récepteurs 11’ associés, ils sont répartis autour du champ de vision du capteur optique 3.
Par ailleurs, le dispositif de protection 5 comprend avantageusement un moyen d’évacuation des résidus des particules après atomisation.
Le dispositif de protection 5 peut comprendre par exemple au moins une buse (non représentée sur les figures) de projection d’un flux d’air F. Il s’agit notamment d’un flux d’air F comprimé. La projection du flux d’air F permet de chasser ou dévier d’éventuelles fines particules résiduelles p après atomisation.
Le flux d’air F est donc projeté devant le capteur optique 3, plus précisément devant l’optique 7. En particulier, la buse de projection (non représentée) est configurée pour délivrer un flux d’air F affleurant l’optique 7.
Afin de former une sorte de rideau d’air faisant écran contre les saletés, le flux d’air F en sortie de la buse de projection (non visible) est un flux d’air laminaire. Ceci a pour effet de faciliter la déviation des fines particules résiduelles p après atomisation via le flux d’air F laminaire.
Comme illustré sur la figure 1, le flux d’air F est dirigé selon une direction sensiblement perpendiculaire par rapport à l’axe optique A du capteur optique 3. La buse de projection (non illustrée) est donc disposée sur un côté du capteur optique 3 de sorte que l’air projeté affleure le capteur optique 3, en particulier son optique convexe 7.
Un élément chauffant peut être prévu pour chauffer le flux d’air F. Ceci est particulièrement intéressant pour réaliser un dégivrage ou un séchage rapide de l’optique 7 du capteur optique 3.
On peut prévoir de plus des déflecteurs (non représentés) de façon à guider ce flux d’air F.
Ainsi, on obtient un champ de vision pour le capteur optique 3 qui est toujours dégagé et propre. En effet, grâce aux ondes ultrasonores US émises, on crée un champ ultrasonore devant l’optique 7, c’est-à-dire dans le champ de vision du capteur optique 3, et ce champ ultrasonore empêche de l’eau, des poussières ou plus généralement des salissures de traverser le champ ultrasonore en direction du capteur optique 3 et de se déposer sur l’optique 7 du capteur optique 3. Le capteur optique 3 est aussi protégé indépendamment de la vitesse de déplacement du véhicule.
En outre, le dispositif de protection 5 selon l’invention permet de protéger le capteur optique 3 aussi bien lorsque le système de détection optique 1 ne fonctionne pas que lorsque ce dernier est en fonctionnement.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de protection (5) d’un capteur optique (3) pour véhicule automobile, comportant un dispositif de vibrations (9) comprenant au moins un émetteur (11) apte à générer des ondes ultrasonores, ledit au moins un émetteur (11) est destiné à être agencé de manière à générer des ondes ultrasonores (US) dans le champ de vision du capteur optique (3), de façon à atomiser des particules de fluide (12) lorsqu'elles entrent dans le champ ultrasonique formé par les ondes ultrasonores (US) générées caractérisé en ce que le dispositif comprend un moyen d’évacuation des résidus des particules après atomisation.
  2. 2. Dispositif de protection (5) selon la revendication précédente, dans lequel l’émetteur (11) est destiné à être agencé de manière à émettre des ondes ultrasonores selon une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe optique (A) du capteur optique (3).
  3. 3. Dispositif de protection (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’émetteur (11) est agencé à proximité du capteur optique (3) et hors du champ de vision du capteur optique (3).
  4. 4. Dispositif de protection (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’émetteur (11) comprend au moins un transducteur piézoélectrique (13) en matériau céramique.
  5. 5. Dispositif de protection (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de vibrations (9) comprend une pluralité d’émetteurs (11), destinés à être répartis autour du champ de vision du capteur optique (3).
  6. 6. Dispositif de protection (5) selon la revendication précédente, dans lequel îe dispositif de vibrations (9) est configuré pour générer des ondes ultrasonores stationnaires, et comprend pour chaque émetteur (11), un émetteur (11 ’) opposé ou un récepteur résonant (11 ’) associé.
  7. 7. Dispositif de protection (5) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins une buse de projection d’un flux d’air (F) devant le capteur optique (3), le flux d’air (F) permettant d’évacuer les résidus des particules après atomisation.
  8. 8. Dispositif de protection (5) selon la revendication précédente, dans lequel le capteur optique (3) comporte une optique (7) telle qu’une lentille, et dans lequel la buse de projection est configurée pour délivrer un flux d’air (F) affleurant l’optique (7), de préférence un flux d’air laminaire.
  9. 9. Système de détection optique (1) pour véhicule automobile comprenant un capteur optique (3) et un dispositif de protection (5) du capteur optique (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. 10. Système de détection optique (1) selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un émetteur (11) est découplé mécaniquement par rapport au capteur optique (3).
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