En effet, le dispositif en question utilisait un concept optique reposant sur la projection d’une image via deux miroirs courbes et un hublot de sortie, renvoyée ensuite sur le pare-brise. Ce système devait répondre à des critères stricts imposés par le client, tels que l’encombrement global et les caractéristiques de visibilité, tout en maintenant une haute qualité d’image. Afin d’atteindre les objectifs du constructeur automobile, le client a fait appel à PISÉO pour optimiser son affichage tête haute. Après une analyse critique du système existant (performances et construction),  les ingénieurs de PISÉO ont réalisé une conception optique qui a permis de résoudre les problématiques constatées.

Conception optique du système HUD

Pour répondre aux besoins spécifiques du client, les ingénieurs de PISÉO ont utilisé le logiciel de conception optique et de simulation Zemax OpticStudio. L’intervention principale a porté sur les miroirs, un facteur clé permettant de respecter les contraintes d’encombrement tout en conservant une haute qualité d’image.

Les ingénieurs de PISÉO ont ainsi modélisé le système optique dans Zemax, optimisé la conception grâce leur grande expérience du domaine et simulé les performances atteignables. Ce travail a également permis d’anticiper et de corriger des problèmes récurrents dans les systèmes de réalité augmentée, tels que les images fantômes, la gestion de la luminance pour une visibilité de jour comme de nuit, et la minimisation de la distorsion. Cette conception optique a été réalisée en tenant de la faisabilité industrielle des optiques et du coût objectif.

Les systèmes d’affichage tête haute (HUD) sont des dispositifs optiques complexes qui doivent répondre à de nombreuses contraintes techniques, notamment lorsqu’ils équipent des véhicules.

Grâce à son expertise et ses moyens techniques, PISÉO a accompagné ce client de l’étude de faisabilité à l’industrialisation, démontrant ainsi sa capacité à concevoir des systèmes optiques embarquables, optimisés et industrialisables à faible coût. Ces solutions répondent aux exigences strictes des constructeurs automobiles.

N’hésitez à nous consulter pour tout projet de conception et d’optimisation de systèmes optiques. Nous saurons répondre à vos besoins et à vos attentes de l’idée à la fabrication.

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Grâce à l’expertise de ses ingénieurs en conception optique et à ses moyens avancés de simulation et de caractérisation, PISÉO a relevé avec succès le défi technique. L’équipe a fourni rapidement des résultats conformes aux attentes du constructeur, aidant ainsi le client à remporter son marché.

Si vous souhaitez concevoir et réaliser une solution de projection d’image de haute qualité, tout en tenant compte de vos contraintes industrielles et économiques, n’hésitez pas à nous contacter pour nous parler de votre projet.

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Bien que les LEDs offrent de nombreux avantages (efficacité énergétique, longévité, design flexible), elles présentent des défis pour aboutir à des systèmes d’éclairage de qualité, notamment des surfaces lumineuses uniformes. Grâce à leur maîtrise de la conception des systèmes d’éclairage, notamment ceux faisant appel à des guides de lumière à LED, les ingénieurs de PISÉO ont su relever le challenge.

Grâce à l’expertise reconnue de ses ingénieurs en conception optique et à l’utilisation de moyens avancés de simulation et de caractérisation en laboratoire, PISÉO a relevé avec succès ce défi technique. L’équipe a su non seulement répondre aux exigences rigoureuses du client, mais également produire des résultats qui ont surpassé les attentes. Les systèmes optiques conçus et validés par PISÉO offrent une performance supérieure en termes de luminance, de contraste, et de précision chromatique, contribuant ainsi de manière significative à la qualité perçue des véhicules du constructeur automobile.
Si, comme ce client satisfait, vous souhaitez concevoir et réaliser, une solution de projection d’image de haute qualité, tout en tenant compte de vos contraintes industrielles, n’hésitez pas à nous contacter pour nous parler de votre projet.

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L’ensemble des systèmes ADAS mélange des capteurs de différentes technologies, allant du détecteur de proximité à ultrasons pour l’aide au stationnement, au détecteur RADAR d’angle mort, ou bien encore au LiDAR pour la détection d’obstacles sur l’avant du véhicule. Les capteurs ADAS à base de caméras, comme le système de Front Camera, permettent quant à eux la vue à 360° tout autour du véhicule, mais également, lorsqu’ils sont installés à l’intérieur de l’habitacle comme les systèmes DMS et OMS, de fournir des informations sur l’état de vigilance du conducteur, sur le nombre d’occupants et si leur ceinture de sécurité est bien attachée. Pour compléter les systèmes ADAS par caméra, les rétroviseurs électroniques, ou e-mirror offrent au conducteur une meilleure vue de l’environnement extérieur dans l’habitacle. Ces systèmes, aussi appelés CMS ou SRVM selon les constructeurs automobiles, sont constitués, en plus d’une caméra, d’un moniteur pour présenter le champ d’observation au conducteur dans les meilleures conditions.

Certains capteurs ADAS utilisant des caméras sont envisagés pour être installés dans des aéronefs.

Dans tous les cas, ces systèmes participent à augmenter le niveau de sécurité active et passive du véhicule, et doivent assurer une détection ou une mesure fiable et répétable de leur environnement, dans toutes les conditions d’usage. Ils doivent répondre aux exigences de la règlementation et aux normes applicables.

Pour garantir leur haut niveau de performance dans des usages de plus en plus larges, les besoins en caractérisation des performances de ces systèmes augmentent.

PISÉO, centre d’innovation et d’expertise en optique-photonique propose au sein de son laboratoire d’essais des prestations de caractérisation des systèmes ADAS qui embarquent des caméras.

Les Front Caméras

Le système « Front camera » est un dispositif qui est positionné derrière le pare-brise, au niveau du rétroviseur intérieur. Il observe l’espace situé devant le véhicule, pour lire les panneaux de signalisation routière tels que les panneaux de limitation de vitesse, d’interdiction de doubler ou de fin d’interdiction. Il permet également de fournir la nuit des informations au système de gestion des feux de route adaptatifs, en détectant l’entrée en agglomération, la présence d’autres véhicules venant en sens inverse ou bien circulant dans le même sens, afin de masquer le faisceau lumineux des phares dans les directions de ces véhicules pour ne pas éblouir leur conducteur. Il permet aussi de détecter la signalisation horizontale pour avertir le conducteur du franchissement non intentionnel d’une ligne continue ou en pointillés. Enfin, le système Front camera permet la détection d’un obstacle qui surviendrait devant le véhicule, tel qu’un piéton débouchant d’une file de véhicules stationnés le long de la voie de circulation.

Les tests et les caractéristiques mesurées sur ces systèmes sont décrits ci-après. Certains des tests sont réalisés dans les domaines visible et proche IR.

• Champ de vue du système (FOV) : permet de contrôler l’espace d’observation et de détection du système.
• Résolution spatiale du système : permet de mesurer la résolution spatiale du système, c’est-à-dire de déterminer les dimensions du plus petit objet détectable par le système. Cette mesure se fait au travers de la mesure de la MTF.
• Le rapport signal à bruit du système : permet de mesurer le pouvoir de détection du système en fonction du niveau de signal qu’il reçoit. Cette mesure se fait par la mesure du SNR.
• Distorsion : permet de mesurer la déformation de l’image délivrée par la caméra, pour la prendre en compte dans les algorithmes de détection. Elle est mesurée en utilisant une mire à damier.
• Rendu des couleurs – Colorimétrie : la colorimétrie est mesurée sur une mire Rezchcker. Les différences de couleurs des plages colorées de la mire sont mesurées, et les valeurs DeltaE₀₀ et DeltaC₀₀ sont calculées.

Normes et réglementation

Pour réaliser les caractérisations, les experts de PISÉO s’appuient sur des méthodes d’essais reconnues (normes internationales). Ils sont également en mesure de développer des protocoles et des scripts en Python pour la réalisation d’essais spécifiques. La liste ci-dessous présente une liste de normes non exhaustive maîtrisées par notre laboratoire.

• ISO 12233 : Imagerie des prises de vues électroniques — Résolution et réponses en fréquence spatiale
• ISO 15739 : Imagerie des prises de vue électroniques — Mesurages du bruit
• ISO 14524 : Appareils de prises de vue électroniques — Méthodes de mesure des fonctions de conversion opto-électroniques
• ISO 7589 : Photographie — Illuminants sensitométriques — Spécifications pour la lumière du jour, la lumière artificielle et la tireuse

PISÉO assure également une veille permanente de l’évolution des règlements et normes au niveau mondial.

Équipements de mesures et d’analyses pour caméras

Le laboratoire d’essais de PISÉO est doté de tous les équipements nécessaires pour réaliser les mesures citées ci-dessus. La liste ci-dessous en donne un aperçu.

• Logiciel d’analyse de qualité d’image IMATEST v22.1
• Mires standards réalisées suivant la norme ISO 12233, ou bien suivant un protocole spécifique défini avec notre Client
• Sources de lumière IMATEST avec une uniformité en luminance supérieure à 90%, dans le domaine visible (température de couleur 3100K) et dans le proche IR (940 nm) pour le rétroéclairage des mires de test
• Collimateurs de 70° et 150° d’angle de champ de vue permettant de réaliser des mesures sur des mires situées à des distances comprises entre 400 mm et l’infini

Les CMS et SRVM

Le système CMS (Camera Monitor System), appelé également SRVM (Smart Rear Virtual Mirror), ou bien encore miroir électronique (e-mirror), se compose en général de deux caméras, d’écrans d’affichage à l’intérieur du cockpit et d’une unité de contrôle électronique. Il remplace les traditionnels rétroviseurs extérieurs pour offrir au conducteur une meilleure vue de l’environnement extérieur dans l’habitacle. Le champ de vision est plus large, ce qui améliore la visibilité dans de mauvaises conditions météorologiques ou d’éclairage, et permet également de donner les alertes de sécurité. Grâce à sa légèreté et sa forme profilée, il contribue également à réduire les émissions de CO2 et à économiser l’énergie.

Les tests et les caractéristiques mesurées sur ces systèmes sont les suivants :

• Agrandissements : mesure du grossissement et du ratio d’aspect du système.
• Netteté et profondeur de champ : déterminé par la mesure de MTF.
• Pouvoir de résolution : le pouvoir de résolution est mesuré au travers de la mesure de MTF en plusieurs points du champ de vue.
• Distorsion : la mesure de distorsion géométrique est réalisée sur une mire à damier.
• Contrastes : la mesure des contrastes se réalise dans différentes conditions d’illumination de la caméra, dont une sous éblouissement, et différentes conditions d’illumination de l’écran.
• Uniformité : l’uniformité directionnelle et l’uniformité latérale sont mesurées sous conditions diurnes avec lumière du jour diffuse.
• Artéfacts : l’analyse du nombre de tâches qui apparaissent à l’écran lorsque la caméra est éblouie par une source de lumière intense.
• Rendu des couleurs – Colorimétrie : la colorimétrie est mesurée sur une mire Rezchcker. Les différences de couleurs des plages colorées de la mire sont mesurées, et les valeurs DE₀₀ et DC₀₀ sont calculées.
• Nuances de gris : 8 niveaux de gris sont mesurés, et une analyse de leur perception est réalisée.
• Scintillement : mesure du scintillement selon la norme ISO 13406-2:2001.
• Temps de latence : mesure du temps entre l’apparition d’un signal lumineux devant la caméra, et son apparition sur l’écran du système.
• Temps de formation de l’image : la mesure du temps de formation de l’image est réalisée selon la norme ISO 9241-305:2008

Normes et réglementation

Pour réaliser les caractérisations, les experts de PISÉO s’appuient sur des méthodes d’essais reconnues (normes internationales). Ils sont également en mesure de développer des protocoles et des scripts en Python pour la réalisation d’essais spécifiques. La liste ci-dessous présente une liste de normes non exhaustive maîtrisées par notre laboratoire :

• Règlement 46 de la Commission économique pour l’Europe des Nations unies (CEE-ONU) — Prescriptions uniformes relatives à l’homologation des systèmes de vision indirecte et des véhicules à moteur en ce qui concerne le montage de ces systèmes
• ISO 12233 : Imagerie des prises de vues électroniques — Résolution et réponses en fréquence spatiale
• ISO 15739 : Imagerie des prises de vue électroniques — Mesurages du bruit
• ISO 14524 : Appareils de prises de vue électroniques — Méthodes de mesure des fonctions de conversion opto-électroniques
• ISO 7589 : Photographie — Illuminants sensitométriques — Spécifications pour la lumière du jour, la lumière artificielle et la tireuse

PISÉO assure également une veille permanente de l’évolution des règlements et normes au niveau mondial.

Équipements de mesures et d’analyses pour caméras

Le laboratoire d’essais de PISÉO est doté de tous les équipements nécessaires pour réaliser les mesures citées ci-dessus. La liste ci-dessous en donne un aperçu :

• Logiciel d’analyse de qualité d’image IMATEST v22.1
• Mires standards réalisées suivant la norme ISO 12233, ou bien suivant un protocole spécifique défini avec notre Client
• Sources de lumière IMATEST avec une uniformité en luminance supérieure à 90%, dans le domaine visible (température de couleur 3100K) et dans le proche IR (940 nm) pour le rétroéclairage des mires de test
• Collimateurs de 70° et 150° d’angle de champ de vue permettant de réaliser des mesures sur des mires situées à des distances comprises entre 400 mm et l’infini

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L’intégration des technologies LED a donné aux fabricants d’éclairage automobile l’opportunité de se différencier fortement via de nouveaux designs et fonctionnalités. Les projecteurs automobiles font l’objet de nombreuses considérations techniques et esthétiques permettant de multiples architectures et solutions optiques. Par conséquent, les OEM et fournisseurs de niveau 1 et 2 (Tier1/2s) recherchent des informations techniques et de performance précises sur les appareils commercialisés afin de consolider leurs propres stratégies de produits.

PISÉO et A2MAC1 apportent chacune des compétences complémentaires uniques : PISÉO dans la conception et la caractérisation des performances des systèmes à base de LED, et A2MAC1 dans le benchmarking automobile. Compte tenu de la complexité d’une analyse technique et des performances complète d’un projecteur à LED moderne et de la longue relation d’A2MAC1 avec l’industrie automobile, les deux sociétés ont collaboré pour rédiger ce rapport.

A2MAC1 a permis l’accès au véhicule et mis en place le test, et PISÉO a réalisé l’analyse technique et des performances du projecteur. Les deux sociétés s’engagent à fournir aux marchés les meilleures données de référence possibles et un aperçu des feux à LED de pointe disponibles dans le commerce.

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Principales conclusions

Les analyses tant de l’architecture que des performances photométriques confirment un produit de grande qualité.

Des solutions optiques sophistiquées ont été conçues et mises en œuvre pour répondre à de fortes exigences de performance et d’intégration.

Le projecteur ID3 embarque une fonction ADB (Adaptive Driving Beam) dans laquelle 1 à 11 LED sont sélectionnées pour étendre le faisceau et éclairer plus que le feu de croisement. Cependant, la résolution des zones éclairées, étant limitée à 11 LEDs, apparaît faible par rapport aux autres projecteurs ADB installés sur les véhicules haut de gamme, mais c’est un pas en avant pour cette fonction.

Les dispositifs optiques de la fonction ADB sont bien conçus et bien assemblés, ce qui donne une bonne qualité de faisceau.

Des effets chromatiques ont été constatés le long de la ligne de coupure des feux de croisement. Cela est dû à la solution technique, qui génère la ligne de coupure ne pouvant supprimer entièrement l’effet chromatique. Les solutions électroniques ne sont pas totalement optimisées. Le choix des LED est précieux, mais l’implémentation sur les cartes montre une variation considérable et un manque d’optimisation avec des contraintes de processus de base.

Processus d’analyse

Le processus d’analyse de PISÉO, appliqué au projecteur ID3, repose sur deux phases distinctes : une phase de démontage et de rétro-ingénierie (analyse optique, mécanique, assemblage, électronique, gestion thermique), et une phase de caractérisation des performances (plan de caractérisation, réglage , des mesures). Deux produits identiques sont utilisés, un pour chaque phase du processus.

Sur la base des analyses croisées des résultats de ces 2 phases, PISÉO a fourni un bilan complet sur la conception et les performances du projecteur.

D’autres rapports seront bientôt disponibles, restez connectés en bous abonnant à notre page Linkedin.

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Forts de leurs compétences en systèmes mécatroniques et en mesures optiques, et dotés d’équipements adaptés, les experts de PISÉO réalisent des programmes d’essais de fiabilité permettant de vérifier la tenue des performances dans le temps de ses écrans OLED (téléphones portables, tableau de bord de véhicules, TV…).

Essais optiques et colorimétriques sur écran

Une luminance, une uniformité et une colorimétrie non maîtrisées sont susceptibles d’altérer la qualité du ressenti visuel des écrans ou de toute source de lumière.

Le laboratoire de PISÉO dispose des compétences et des équipements pour vérifier la qualité et la fiabilité de vos dispositifs au regard des standards internationaux.

PISÉO vous propose des mesures de luminance et des cartographies des luminances en 2D, des mesures de distribution spectrale et colorimétriques, ainsi que des mesures de flicker, réalisées en conformité avec les normes internationales.

Dans un premier temps, les paramètres suivants sont mesurés à T0 :

• Luminance ponctuelle
• Luminance moyenne
• Uniformités
• Contrastes
• Points de couleur
• Cartographies 2D des luminances et des couleurs
• Identification des pixels morts…

Nous disposons entre autre des équipements de mesures suivants :

• Photomètre Westboro Photonics PF 501 A 5Mpx, dynamique de 0.01cd/m² jusqu’à 100 Mcd/m²
• Source de luminance
• Flickermètre Admesy Asteria
• Objectifs 50mm, grand angle, macro
• Logiciel de traitement et d’analyse Photometrica

Evaluation de la fiabilité d’écrans OLED

> Cycle de vieillissement accéléré en étuve selon un protocole défini

> Mesures optiques et colorimétriques post-vieillissement toutes les xxx heures

> Analyse des résultats et rapports d’essais

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Les exigences de performances (maîtrise de la luminance et de l’uniformité) ont nécessité le développement de modules LED et de coupleurs optiques spécifiques adaptés à chaque usage.

Caractérisation des performances des LED, étude et spécification de modules LED

• Définition des performances à atteindre en fonction des usages (intensités, luminances, uniformités, colorimétrie, efficacité, fiabilité, coût)
•  Etude et spécification de modules LED (choix de LEDs, PCB, driver, gestion thermique, couplage optique) en lien avec les différents usages
• Design de différents coupleurs optiques injectés et métallisés Ag sous vide avec ZEMAX.
• Caractérisation des performances des LEDs et des systèmes lumineux complets au moyen de la sphère intégrante 50 cm équipée d’un spectroradiomètre Instrument System CAS 140 CT, de la caméra de luminancemétrie Westboro Photonics PF501A et du goniophotomètre LMT GO 2000, au sein du laboratoire de PISÉO.

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