WO2021110901A1 - Méthode de mesure de la qualité optique d'une zone donnée d'un vitrage, dispositif de mesure associé - Google Patents

Méthode de mesure de la qualité optique d'une zone donnée d'un vitrage, dispositif de mesure associé Download PDF

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WO2021110901A1
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glazing
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optical
sub
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Daouda Keita DIOP
Adrien CARLU
Théo RYBARCZYK
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • TITLE METHOD OF MEASURING THE OPTICAL QUALITY OF A GIVEN ZONE OF A GLAZING, ASSOCIATED MEASURING DEVICE
  • the technical field of the invention is that of intelligent driving assistance systems.
  • the present invention relates to a method and a device for measuring the optical quality of a given area of a transport vehicle glazing, intended to be placed in the optical path of an image acquisition device an intelligent driver assistance system.
  • Intelligent driving assistance systems are increasingly equipping transport vehicles, in particular road vehicles.
  • these on-board systems can provide real-time information, in particular on the state of road traffic, detect and anticipate possible threats from the environment outside the vehicle, or even help the driver to perform certain maneuvers. difficult such as overtaking other vehicles or parking.
  • these systems include many devices or sensors making it possible, in particular, to collect data on the environment around the vehicle.
  • Some systems such as parking assistance systems, autonomous driving systems or collision anticipation systems, use one or more image acquisition devices.
  • the data acquired by the image acquisition devices are processed by on-board systems to obtain the desired functionality.
  • a night driving assistance system makes it possible to display in real time on the vehicle's dashboard a video of the external environment via an infrared camera placed behind the vehicle's windshield.
  • An autonomous driving system processes the images acquired by a camera placed behind the windshield of the vehicle in order to extract therein data necessary for the vehicle's automatic control unit.
  • the image acquisition devices are generally placed behind one of the windows of the vehicle, for example the windshield, the rear window or even the side windows, but most often these devices are placed behind the windshield in order to acquire information from the front of the vehicle.
  • glazing often exhibits optical defects, the origins of which are diverse.
  • the image acquisition devices in particular those located at the level of the windshield, are generally placed behind inclined glazing and, in the majority of cases in a zone of the glazing delimited by opaque elements.
  • opaque elements make it possible to hide some of the elements of the image acquisition devices apart from the active elements for the acquisition of images so that they are not visible from outside the vehicles.
  • the presence of these opaque elements, generally enamels, on the surface of the glazing leads to a reduction in the optical quality of the glazing in the area of the glazing bordering the opaque elements, in particular in the area of the glazing located at a distance between 5 and 8mm for opaque elements.
  • the differences in thermal expansion coefficient or the physicochemical interactions between the materials of the enamel and the glass can cause variations. local areas of the surface near their edges. These variations can be, for example, variations in refractive index and / or geometric deformations with respect to the rest of the surface of the glass away from the edges of enamelled areas.
  • the zones delimited by opaque elements can also comprise on their surface functional elements which are found directly placed in the acquisition field of the image acquisition devices. These functional elements can, for example, be networks of heating wires with different geometries, or else functional layers with optical or thermal properties. These functional elements also cause optical defects.
  • Glazings intended to be placed in front of image acquisition devices are manufactured before the integration of these devices. It is therefore necessary to check the optical quality of the windshield and in particular of the areas delimited by opaque elements in order to prevent the presence of optical defects, in particular in said areas, from being the source of harmful artifacts in the area. the images acquired by the image acquisition devices.
  • a first aspect of the invention relates to a method for measuring the optical quality of a given zone of a road or rail vehicle glazing (zone being all or part of the glazing, in particular the peripheral zone and even along the length of the glazing). 'a preferably longitudinal edge of the glazing, in particular the central and / or (conventional) area of the rearview mirror), intended to be positioned in the optical path of an image acquisition device (camera), the measurement method being implemented by a measuring device comprising an emitter and a wavefront analyzer.
  • the measurement method according to the first aspect comprises:
  • a step of emission, by the emitter, of a beam of light rays in the direction of said given area preferably a circular beam (easier to achieve, in particular with a diameter of at least 100mm)
  • a step of analysis, by the wavefront analyzer, of the wavefront of the light rays transmitted by said given zone comprising:
  • a sub-step of generating a wavefront error map in particular which is a 2D image corresponding to the projection of the so-called camera zone of the glazing on the front-end analyzer (the sensor) wave,
  • a sub-step of determining at least one optical fault map present in said area of the glazing (over all or part of this area, in particular over a useful region), from the edge error map of waves.
  • the measurement method and in particular to the wavefront analysis step, it is possible to identify and quantify with more precision the optical defects and in particular d '' access the optical aberrations introduced by at least one given zone of a glazing, in particular aberrations of sphericity, chromatism, astigmatism, coma.
  • the measurement method also makes it possible to determine with precision the optical quality of a given area of the glazing delimited by opaque elements.
  • the precise determination of optical defects, in particular optical aberrations, introduced by the glazing make it possible to correct the images captured by image acquisition devices in order to obtain quality images which, in the field of intelligent driving assistance systems are essential to be able to correctly interpret the environment outside the road or rail vehicle.
  • the invention can be used for any type of photographic or vision sensor, for example of the CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or CDD (Charge Coupled Device) type, integrated into an image acquisition device in the vehicle or remote from an image processing system supplied by the photographic sensor.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • CDD Charge Coupled Device
  • the invention is particularly suitable for glazing (windshield, window, etc.) for autonomous or semi-autonomous (road) vehicles: level L2 +, L3, L4 and L5 (full autonomous) as well as vehicles of the Robot Taxi and shuttle type (Shuttle).
  • the angle of the glazing in particular a road vehicle windshield, can typically be between 21 ° and 36 ° with respect to the ground and on average 30 °.
  • the step of analyzing the wave front of the light rays transmitted by the glazing it is possible to access other metrics making it possible to characterize the glazing, in particular the slope of the front d wave, the optical power, the modulation transfer function or the point spreading function.
  • the measurement method according to the first aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination.
  • the size of the beam covers an area larger than the so-called camera area (or transmission window), the camera area intended to be coupled to the camera, the coupling is generally only over a region of this area.
  • this camera zone is of width (lower base for example if trapezoidal) of at least 20mm, 30mm or 50mm and better of at most 150mm or 100mm and is preferably trapezoidal (upper base of lower width than the lower base) and the height is at least 8mm, 10mm or even 15mm and better still at most 60mm or 55mm or 30mm or 25mm.
  • the beam has for example a width (diameter if circular) greater than or equal to the maximum width of the camera zone, in particular a width of at least 100 mm. Pairing with the camera (the image acquisition device) is generally on a region of this camera area. We will speak hereinafter of useful region seen by the camera as being the area of the glazing (included in the camera area) intercepted by the field of view of the camera.
  • the transmitter and the wavefront analyzer are arranged on either side of the glazing or a plane mirror disposed on one side of the glazing and the emitter and the wavefront analyzer are arranged on the other side of the glazing, the analysis step comprising
  • the analysis step comprising:
  • the wavefront error map can be used to generate the wavefront slope map.
  • the measuring device comprises a plane mirror arranged on one side of the glazing and the emitter and the wavefront analyzer are arranged on the other side of the glazing, the analysis step comprising:
  • a sub-step of calculating a phase difference between the wavefront of the light rays transmitted by said given area of the glazing and a reference wavefront to determine an intermediate wavefront error a sub-step of dividing the intermediate wavefront error by two to determine a final wavefront error used to generate the wavefront error map.
  • the analysis step comprising:
  • the analysis step can include:
  • FM wavefront of the light rays
  • RF front of reference waves
  • said optical fault card is chosen from the following list: - an optical aberration map,
  • the analysis step comprises:
  • the useful region i.e. seen by the camera (the camera sensor) is preferably circular. It is for example a relatively centered zone of the so-called camera zone generally in the form of a trapezoidal window with an opaque layer (enamel, etc.), often black, deposited on a sheet of glass of the glazing (laminated glazing in general) and / or on a lamination interlayer, for example made of polyvinyl butyral called PVB).
  • the location of the camera depends on the car manufacturer so the region seen by the camera off-center in the camera area also the edges of the window (especially enamel) can impact the image quality of the scene.
  • Zernike polynomials are a set of polynomial mathematical functions particularly adapted to circular areas which allow to decompose complex surfaces into an infinite sum of elementary surfaces. which each correspond to a particular degree and type of optical aberration.
  • This decomposition of the useful region makes it possible to generate a plurality of optical aberration maps.
  • Zernike polynomials are defined in Pierre Strock's document of March 7, 2008 accessible on the internet (15 pages). These polynomials are defined by the Wyant list. The polynomials are classified according to two indices n and m. We choose the polynomials number 1 to 8 in particular and even higher order in particular up to 36 (list of Wyant page 13 of the document).
  • At least one of the optical aberration maps of the plurality of optical aberration maps is chosen from the following list:
  • focusing error map (preferably map corresponding to the projection of the order 3 Zernike polynomial)
  • spherical aberration map (preferably corresponding to the projection of the order 4 Zernike polynomials).
  • the analysis step comprises:
  • the method comprises a step of storing said optical fault card in a data storage device.
  • the invention according to a second aspect relates to a device for measuring the optical quality of at least one given area of a glazing, suitable for implementing the measurement method according to the first aspect, comprising:
  • an emitter configured to emit a beam of light rays in the direction of said given area
  • a wavefront analyzer configured to analyze the wavefront of light rays transmitted by said given area
  • the measuring device according to the second aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination.
  • the wavefront analyzer preferably comprises a system based on four-wave interferometry.
  • the wavefront analyzer comprises a diffractive grid spaced from a wavefront sensor. It is a modified camera in which the lens is replaced by the diffractive grid.
  • the size of the beam covers an area larger than the so-called camera area (transmission window), intended to be coupled to the camera.
  • this area is at least 30mm or 50mm wide (lower base) and at most 120mm and is preferably trapezoidal (with an upper base of lower width than the lower base) and the height is at less 10mm or even 15mm.
  • the beam has for example a width greater than or equal to 100mm
  • the transmitter comprises a monochromatic light source.
  • the emitter and the wavefront analyzer are configured to be placed on either side of the glazing.
  • the measuring device comprises a plane mirror configured to be disposed on one side of the glazing and in that the emitter and the wavefront analyzer are configured to be arranged on the other side of the glazing.
  • the invention according to a third aspect relates to a data storage device comprising at least one optical fault map associated with said given area of the glazing.
  • the storage device according to the third aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination.
  • the data storage device is in the form of a data matrix.
  • the data storage device is in the form of a bar code or of a datamatrix which refers to a database.
  • said optical fault map is chosen from the following list:
  • the analysis step comprises:
  • the useful region has a length (diameter) of at least 4mm, in particular between 4 and 20mm
  • a sub-step of decomposing said useful region by processing images into a plurality of optical aberration maps, in particular by converting the surface of the wave front into a sum of elementary surfaces by polynomial decomposition.
  • the area seen by the camera (the camera sensor) of the wavefront analyzer is preferably circular, for example a relatively centered area of the so-called camera area, generally in the form of a trapezoidal window an opaque layer (enamel, etc.), often black, deposited on a sheet of glass of the glazing 10 (laminated in general) and / or on a lamination interlayer, for example made of poly (butyralvinyl).
  • the location of the camera depends on the car manufacturer, this is not always the case also, the edges of the window (in particular enamel) can impact the quality of the image of the scene.
  • At least one of the optical aberration maps of the plurality of optical aberration maps is chosen from the following list:
  • - a coma map in X perpendicular to the Z axis of propagation of the wavefront, for example X is the vertical axis
  • - a coma map in Y perpendicular to the Z axis of propagation of the wavefront and to X, for example Y is the horizontal axis
  • the analysis step comprises: a sub-step of comparing the wavefront error amplitudes, in ⁇ m preferably, of the plurality of aberration maps optical,
  • the invention according to a fourth aspect relates to a glazing, in particular for a road or rail vehicle, integrating the data storage device according to the third aspect.
  • the glazing according to the fourth aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination.
  • the data storage device is printed on the glazing.
  • the glazing comprises a sheet of transparent material and an opaque element partially covering the sheet so as to delimit a given area of the sheet.
  • the sheet is made of glass.
  • the sheet is made of plastic.
  • the opaque element is formed by a layer of enamel.
  • the glazing is a road vehicle windshield.
  • the invention further relates to a vehicle comprising the glazing already defined, and an image acquisition device in the passenger compartment, in particular a camera, in particular at most 5cm from the glazing, positioned to receive radiation. light passing through the glazing through the camera area.
  • the vehicle may have a wavefront error compensation lens placed between the image acquisition device and the camera area. This lens can for example take the opposite form of the dominant aberration in order to be able to cancel (compensate) it.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a road vehicle windshield comprising a given area delimited by an opaque element.
  • FIG. 2 is a schematic representation of an image acquisition device placed behind the windshield of Figure 1, so that the given area is in the optical path of the image acquisition device.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a measuring device according to one embodiment of the invention, which allows the optical quality of the given area of the windshield of Figure 1 to be measured.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the wavefront analyzer with a four-wave interferometric system
  • FIG. 4 is a schematic representation in the form of blocks illustrating the steps of a measurement method according to an embodiment of the invention, making it possible to measure the optical quality of the given zone, by means of the measuring device of FIG. 3 .
  • FIG. 5a is a schematic representation illustrating the wavefront error introduced by the glazing.
  • FIG. 5b is a schematic representation of the wavefront error map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3.
  • FIG. 6 is a map illustrating the useful region (seen by the camera) selected from the wavefront error map shown in Figure 5b.
  • FIG. 7a shows a focusing error map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3
  • FIG. 7b shows a 0 ° astigmatism map generated by the wavefront analyzer of the measuring device of FIG. 3
  • FIG. 7c represents a 45 ° astigmatism map generated by the wavefront analyzer of the measuring device of Figure 3
  • FIG. 7d shows a coma X map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3
  • FIG. 7e shows a Y coma map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3
  • FIG. 7f represents a spherical aberration map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3
  • FIG. 8 shows a vertical distortion map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3.
  • FIG. 9 shows a horizontal distortion map generated by the wavefront analyzer of the measurement device of Figure 3.
  • the invention relates to a method and to a device for measuring the optical quality of a glazing.
  • the term “glazing” is understood to mean a plate formed from a transparent material such as glass or else plastic.
  • the glazing can be a windshield, a rear window or even side glazing of a road or rail vehicle.
  • the glazing is a road vehicle windshield.
  • FIG. 1 illustrates an example of a road vehicle windshield.
  • the windshield 10 comprises a sheet 11 of glass 11 and an opaque element 12.
  • the opaque element 12 allows in particular to hide from the outside of the vehicle elements arranged inside of said vehicle, for example part of an image acquisition device.
  • the opaque element 12 covers at least one of the main faces of the sheet 11 of glass so as to border the entire windshield 10.
  • the opaque element 12 can be placed on the surface of only one of the two main faces of the glass.
  • sheet 11 of glass or may comprise several portions, each of the portions being arranged on one and on the other of the main faces of the sheet 11 of glass.
  • the opaque element 12 can also be formed of several portions, each portion being arranged on the surface of two or more sheets of glass according to the number of servings.
  • the glass sheet 11 can be inclined, for example, by an angle of 30 °.
  • the glass sheet 11 can be curved along one or two axes, the radius of curvature is for example between 6m and 30m.
  • the opaque element 12 is a layer of enamel deposited on the surface of the sheet 11.
  • the enamel layer can be replaced by any other opaque element which makes it possible to hide from the outside certain elements arranged inside the road vehicle.
  • the opaque element can also be a layer on the lamination spacer or an opaque insert bonded to the lamination spacer.
  • the opaque element 12 delimits a given area 13 of the sheet 11 of glass located at the level of the upper edge of the windshield 10.
  • the given area 13 is intended to be placed on the optical path of an image acquisition device, such as a camera of an intelligent driving assistance system.
  • the surface of the given zone 13 is less than 0.5 m 2 .
  • FIG. 2 shows an image acquisition device placed behind the windshield 10 shown in FIG. 1.
  • the image acquisition device 20 is placed behind the windshield 10 so that the given area 13 is placed on the optical path of the acquisition device of images 20, for example using a suitable support (not shown).
  • the image acquisition device 20 is a high-resolution digital camera suitable for operating in the visible, i.e. in wavelengths between 390nm and 750nm.
  • a measuring device 40 is used to determine the optical quality of the given zone 13 of the windshield 10 which is in the field of view of the image acquisition device 20.
  • Figure 3 is a schematic representation of the measuring device 40 according to one embodiment of the invention.
  • the measuring device 40 comprises an emitter 41 and a preferably circular plane mirror 42 (preferably with a diameter of at least 100mm).
  • the windshield 10 is positioned between the transmitter 41 (for example on the outside face of the windshield) and the plane mirror 42 (for example on the inside face of the windshield), for example at a distance between 200mm and 250mm from the emitter 41 and at a distance between 250mm and 300mm from the mirror-plane 42.
  • the emitter 41 is configured to emit a beam of light rays through the given area 13 of the windshield 10.
  • the emitter 41 comprises a light source and a collimator placed after the light source in order to obtain a beam of light rays, for example parallel.
  • the light source of the emitter 41 is monochromatic.
  • the light source of the emitter 41 is suitable for emitting in the visible, that is to say in the wavelengths between 400nm and 700nm, preferably between 640nm and 660nm.
  • the size of the beam makes it possible to cover the entire given zone 13 of the windshield 10 while guaranteeing sufficient resolution and a flow making it possible to obtain information in the whole of the given zone 13 called the camera zone.
  • the size of the beam covers an area larger than the given area 13.
  • the circular beam here has for example a width greater than or equal to 100mm, for example 130mm here.
  • the measuring device 40 also comprises a wavefront analyzer, also called an abberometer, which makes it possible to measure the shape of the wavefront of the beam emitted by the emitter 41 and to determine the strain undergone by the wave front during its passage through the given zone 13. It is recalled that a wave front is the three-dimensional wave surface defined so that each light ray coming from the same light source is there orthogonal. The wavefront analyzer measures the shape of this wave surface.
  • the wavefront analyzer is composed of a system which relies on four-wave (lateral shift) interferometry.
  • One system is known under the trade name "Phasics-SID4-HR".
  • this system comprises a modified Hartmann mask, in particular a diffractive grid 5 comprising a grid 51 (checkerboard, etc.) contiguous to a diffractive optic 52 through which the beam 30 returns (reference beam , without windshield, then measurement beam with insertion of the windshield between mirror and analyzer), preferably circular, propagates and causes its replication in four beams 31 to 34.
  • the diffractive grid 50 (replacing the camera lens) and is spaced from the sensor (wavefront) 6 of the camera preferably at most 9mm.
  • the system generates an interferogram, captured by the sensor 6 of the camera, which is distorted by the wavefront gradients recovered by a Fourier analysis.
  • the recorded interferogram is predominantly sinusoidal, a small amount of pixels is required to recover a phase pixel. This results in an increased resolution (better sampling of the wavefront, making it possible to measure a greater local deformation without smoothing), at least by a factor of 4, compared to other wavefront analyzers using the so-called technique.
  • the system according to the invention also allows better measurement dynamics.
  • the plane mirror 42 is placed behind the windshield 10 in order to reflect the beam transmitted by the windshield 10.
  • the plane mirror 42 for example based on silver, in particular circular , is calibrated so as to represent a perfect plane, characteristic of good optical quality, that is to say with low deformation and low surface roughness.
  • the measuring device 40 does not include a plane mirror 42.
  • the transmitter 41 is placed on one side of the windshield 10 while the analyzer of wavefront is placed on the other side of the windshield 10.
  • FIG. 4 is a block diagrammatic representation illustrating steps of the measurement method 100 according to an embodiment of the invention, of the optical quality of the given zone 13 of the windshield 10, by means of the measuring device 40 described with reference to FIG. 3.
  • a beam of light rays is emitted by the emitter 41 in the direction of the given zone 13 of the windshield 10.
  • the beam then passes through the given zone 13 before reach the plane mirror 42 which reflects the beam towards the glazing 10.
  • the beam then passes through the given zone 13 of the glazing 10 a second time before reaching the wavefront analyzer.
  • the beam received by the wavefront analyzer is analyzed by its microprocessor. Wavefront analysis step 102 includes several sub-steps.
  • the phase difference between the wavefront of the reflected beam and a reference wavefront is calculated to determine an intermediate wavefront error.
  • the reference wave front is a plane wave front.
  • Figure 5a illustrates the shape deviation between a reference wavefront FR and a measured wavefront FM which corresponds to the wavefront error EF.
  • a division sub-step 1022 the wavefront error is halved to obtain the final wavefront error. Indeed, insofar as the beam crosses the windshield 10 twice, a first time during the emission of the beam by the emitter 41 and a second time during the reflection of the beam by the plane mirror 42, the intermediate wavefront error determined in the sub-step 1021 corresponds to the wavefront error resulting from the two passages of the beam through the given zone 13 of the windshield 10. Thus, the sub-step 1022 makes it possible to determine the final wavefront error corresponding to a single passage of the beam through the given zone 13.
  • the sub-step 1022 of division is not carried out when the measuring device 40 does not include a plane mirror 42 and when the emitter 41 and the wavefront analyzer are placed on either side of the windshield 10.
  • the wavefront error calculated during the calculation sub-step 1021 corresponds to the final wavefront error relating to a single passage of the beam through the given zone 13.
  • a wavefront error map is generated from the final wavefront error.
  • the wavefront error map reflects the deviation of the transmitted wavefront, for example between points spaced 490 ⁇ m apart (width of the phase pixel), through the given area 13 relative to the wavefront reference.
  • FIG. 5b illustrates an example of a CEC wavefront error map generated at the end of the sub-step 1023.
  • This wavefront error map is an image, a matrix of phase pixels, each one of 490 ⁇ m, two-dimensional matrix corresponding to the projection of the camera zone 13 of the glazing 10 on the wavefront analyzer.
  • This projection is trapezoidal in shape with a width at the lower base of 60mm, a width at the upper base of 52mm and a height of 17mm.
  • the abscissa axis LY represents the number of pixels along the Y axis, i.e. horizontal
  • the left ordinate axis L x represents the number of pixels along the axis X, ie vertical
  • the right ordinate axis represents the wavefront error EF expressed in microns.
  • a useful region 14, visible in FIG. 5b is selected from the generated CEC wavefront error map.
  • the useful region 14 is a circular zone of predetermined size corresponding to the zone of the glazing 10 actually seen by the image acquisition device 20.
  • the circular zone has for example a diameter greater than or equal to 4 mm, preferably d. 'at most 20mm when the camera is very close to the glazing.
  • a map illustrating the useful region CAO0 generated at the end of the selection sub-step 1024 is illustrated in FIG. 6.
  • the useful region 14 is decomposed, by image processing, into preferably Zernike polynomials.
  • Zernike polynomials are a set of polynomial mathematical functions particularly adapted to circular areas which allow to decompose complex surfaces into an infinite sum of elementary surfaces. which each correspond to a particular degree and type of optical aberration. This decomposition of the useful region 14 makes it possible to generate a plurality of optical aberration maps.
  • a plurality of optical aberration maps preferably of a degree greater than or equal to 2, present in the given zone 13 of the glazing 100 is determined at the end of the sub- decomposition step 1025.
  • FIGS. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e and 7f illustrate examples of optical aberration maps, in black and white and in colors, which it is possible to obtain at the end of the sub- decomposition step 1025.
  • the abscissa axis L Y represents the number of pixels along the Y axis, ie horizontal
  • the left ordinate axis L x represents the number of pixels along l
  • the X axis, ie vertical and the right ordinate axis represents the wavefront error for the chosen optical aberration, expressed in microns.
  • first card CAO1, CAO1 ′ illustrating an aberration of degree 2: a focusing error also called "defocus".
  • the first card CAO1, CAO1 ′ is an alternation of rings.
  • the wavefront error amplitude of the optical aberration is greater at the edge, but the reverse is possible.
  • astigmatism is linked to a defect in the curvature of the glass which is oriented in one direction.
  • 0 ° means a difference in curvature along the x and y directions which implies a different focus along these two directions.
  • 45 ° astigmatism means a difference in curvature between the directions oriented at + 45 ° and -45 °.
  • a sixth card CAO6, CAO6 ’ visible in FIG. 7f illustrating an aberration of degree 4: a spherical aberration.
  • the sixth card CAO6, CAO6 ’ is an alternation of rings.
  • the wavefront error amplitude of the optical aberration is larger at the edge but the reverse is possible.
  • a comparison sub-step 1027 the amplitudes of the plurality of optical aberrations illustrated on the optical aberration maps are compared to each other. It should be noted that the greater the magnitude of the wavefront error of the optical aberration, the more dominant said optical aberration is and needs to be corrected.
  • an identification substep 1028 at least one optical aberration among the plurality of optical aberrations is identified as having a wavefront error magnitude greater than the magnitude of the other optical aberrations.
  • the focusing error illustrated on the maps CAO1, CAO1 'and the astigmatism at 0 ° illustrated on the maps CAO2, CAO2' which present the amplitudes of most important wavefront errors.
  • the storage step 103 may include the recording of certain information relating to the windshield 10, for example its composition, its date of manufacture, etc.
  • the data storage device is in the form of a data matrix, also called a "datamatrix".
  • the data storage device can also be in the form of a bar code, for example a "flash code”, a "TAGs", a "QR code” which refers to a database.
  • the data storage device can take another form, for example a hard disk, a storage server, an electronic memory etc.
  • step 104 the data storage device is encrypted. Encryption step 104 can be performed using any known suitable encryption algorithm. A specific reader can then be used to unlock the data storage device and access at least part of the data it contains.
  • a step 105 the data storage device is positioned or even printed on the windshield 10.
  • the printing step 105 is for example carried out by engraving and / or by inkjet printing.
  • optical aberration maps obtained by the measurement method 100 according to the invention it is possible to discriminate the different forms of aberrations present in a given area 13 scanned by the field of view of a device. acquisition of images 20 placed behind the window 10 of the road vehicle.
  • the measurement method 100 it is possible, thanks to the measurement method 100 according to the invention, to generate other maps making it possible to characterize the optical quality of the given zone 13 of the glazing.
  • it might be a wavefront slope map that matches the first derivative of the CEC wavefront error map, an optical power map that matches the second derivative of the CEC wavefront error map, of a map of the point spreading function by calculating the squared modulus of the Fourier transform of the generalized pupil function or a map of the modulus transfer function of the Fourier transform of the point spreading function.
  • the wavefront slope map can alternatively be used to generate the wavefront error map
  • FIG. 8 illustrates an example of a vertical distortion map in black and white CDV and in color CDV 'while
  • FIG. 9 illustrates an example of a horizontal distortion map in black and white CDH and in colors CDH'.
  • the x-axis represents the number of pixels along the Y axis, ie horizontal
  • the left y-axis represents the number of pixels along the X axis
  • ie vertical the axis of ordinate on the right represents the distortion Ds expressed in millidiopters.
  • the generalized exit pupil function P can be determined from the CEC wavefront error map, according to the following equation:

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne une méthode de mesure de la qualité optique d'une zone donnée (13) d'un vitrage (10) de véhicule routier ou ferroviaire, destinée à être positionnée dans le trajet optique d'un dispositif d'acquisition d'images, la méthode de mesure étant mise en œuvre par un dispositif de mesure (40) comprenant un émetteur (41) et un analyseur de front d'onde, la méthode de mesure comportant : - une étape d'émission, par l'émetteur (41), d'un faisceau de rayons lumineux en direction de ladite zone donnée (13), - une étape d'analyse, par l'analyseur de front d'ondes, du front d'ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée (13) comportant: - une sous-étape de génération d'une carte d'erreur de front d'ondes, - une sous-étape de détermination d'au moins une carte de défaut optique présent dans ladite zone (13) du vitrage (10), à partir de la carte d'erreur de front d'ondes.

Description

DESCRIPTION
TITRE : MÉTHODE DE MESURE DE LA QUALITÉ OPTIQUE D'UNE ZONE DONNÉE D'UN VITRAGE, DISPOSITIF DE MESURE ASSOCIÉ
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] Le domaine technique de l'invention est celui des systèmes intelligents d’aide à la conduite.
[0002] La présente invention concerne une méthode et un dispositif de mesure de la qualité optique d’une zone donnée d’un vitrage de véhicule de transport, destinée à être placée dans le trajet optique d’un dispositif d’acquisition d’images d’un système intelligent d’aide à la conduite.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] Les systèmes intelligents d’aide à la conduite (ADAS « advanced driver assistance System ») équipent de plus en plus de véhicules de transport, notamment des véhicules routiers.
[0004] Entre autres fonctionnalités, ces systèmes embarqués peuvent fournir en temps réel des informations notamment sur l'état du trafic routier, détecter et anticiper d’éventuelles menaces de l’environnement extérieur du véhicule, ou encore aider le conducteur à réaliser certaines manoeuvres difficiles comme le dépassement d’autres véhicules ou le stationnement. Pour ce faire, ces systèmes comportent de nombreux dispositifs ou capteurs permettant de collecter notamment des données sur l’environnement autour du véhicule. Certains systèmes, comme par exemple les systèmes d’aide au stationnement, les systèmes de conduite autonome ou encore les systèmes d’anticipation des collisions, mettent en oeuvre un ou plusieurs dispositifs d’acquisition d’images.
[0005] Les données acquises par les dispositifs d’acquisition d’images sont traitées par des systèmes embarqués pour obtenir la fonctionnalité recherchée. Par exemple, un système d’aide à la conduite nocturne permet d’afficher en temps réel sur le tableau de bord du véhicule une vidéo de l’environnement extérieur par l’intermédiaire d’une caméra infrarouge disposée derrière le pare-brise du véhicule. Un système de conduite autonome traite les images acquises par une caméra disposée derrière le pare-brise du véhicule afin d’y extraire des données nécessaires à l’unité de pilotage automatique du véhicule.
[0006] Afin de protéger les dispositifs d’acquisition d’images de l’environnement extérieur, ces dispositifs sont le plus souvent disposés à l’intérieur du véhicule. Les dispositifs d’acquisition d’images sont généralement placés derrière l’un des vitrages du véhicule par exemple le pare-brise, la lunette arrière ou encore les vitrages latéraux mais le plus souvent ces dispositifs sont disposés derrière le pare-brise afin d’acquérir des informations de l’avant du véhicule.
[0007] Afin que les systèmes intelligents embarqués qui mettent en œuvre des dispositifs d’acquisition d’images puissent fonctionner de manière optimale, il est nécessaire que les données acquises par lesdits dispositifs soient fiables. D’un point de vue optique, le positionnement des dispositifs d’acquisition d’images derrière l’un des vitrages du véhicule implique que les rayons lumineux reçus par ces dispositifs d’acquisition d’images traversent d'abord le vitrage avant d'atteindre lesdits dispositifs. Aussi, les vitrages doivent présenter une qualité optique suffisante pour éviter que l’image capturée par le dispositif d’acquisition d’images ne soit déformée.
[0008] Cependant, les vitrages présentent souvent des défauts optiques dont les origines sont diverses. Par exemple, les dispositifs d’acquisition d’images, notamment ceux situés au niveau du pare-brise, sont généralement disposés derrière des vitrages inclinés et, dans la majorité des cas dans une zone des vitrages délimitée par des éléments opaques. Ces éléments opaques permettant de cacher une partie des éléments des dispositifs d’acquisition d’images hormis les éléments actifs pour l’acquisition des images afin qu’ils ne soient pas visibles depuis l’extérieur des véhicules. Or, la présence de ces éléments opaques, généralement des émaux, à la surface des vitrages entraîne une diminution de la qualité optique du vitrage au niveau de la zone du vitrage bordant les éléments opaques, en particulier dans la zone du vitrage située à une distance comprise entre 5 et 8mm des éléments opaques. Par ailleurs, dans le cas particulier des zones délimitées par de l’émail déposé à haute température sur des vitrages en verre, les différences de coefficient de dilatation thermique ou les interactions physicochimiques entre les matériaux de l’émail et le verre peuvent provoquer des variations locales de la surface à proximité de leurs bords. Ces variations peuvent être exemple des variations d’indice de réfraction et/ou des déformations géométriques par rapport au reste de la surface du verre éloigné des bords des zones émaillées. De plus, les zones délimitées par des éléments opaques peuvent également comprendre sur leur surface des éléments fonctionnels qui se retrouvent directement placés dans le champs d’acquisition des dispositifs d’acquisition d’images. Ces éléments fonctionnels peuvent, par exemple, être des réseaux de fils chauffants avec différentes géométries, ou encore des couches fonctionnelles à propriétés optiques ou thermiques. Ces éléments fonctionnels provoquent également des défauts optiques.
[0009] Les vitrages destinés à être placés devant des dispositifs d’acquisition d’images sont fabriqués avant l’intégration de ces dispositifs. Il est donc nécessaire de vérifier la qualité optique du pare-brise et en particulier des zones délimitées par des éléments opaques afin d’éviter que la présence de défauts optiques, notamment dans lesdites zones, ne soient à l’origine d’artefacts préjudiciables dans les images acquises par les dispositifs d’acquisition d’images.
[0010] Aujourd’hui, une des techniques utilisées pour mesurer la qualité optique des vitrages, en particulier des pare-brises de véhicules, est la déflectométrie. Si cette technique de mesure offre une grande répétabilité, elle ne permet pas de mesurer avec précision la qualité optique des vitrages. En effet, cette technique ne permet pas d’identifier et de quantifier avec précision les défauts optiques qui altèrent la qualité de l’image capturée par les dispositifs d’acquisition d’images et cette technique permet de déterminer uniquement la distorsion introduite par le vitrage. En outre, cette méthode ne permet pas de mesurer la qualité optique d’une zone réduite d’un vitrage, notamment lorsque des éléments opaques, tels que des émaux, entourant ladite zone sont à l’origine de distorsions optiques à leur proximité. En effet, cette méthode a une résolution spatiale telle que les mesures de la qualité optique sont limitées à une portion de surface de ladite zone donnée. Les bords de cette portion doivent être suffisamment éloignés des bords des éléments opaques de la zone délimitée afin d’éviter tout artefact de mesure.
RESUME DE L’INVENTION
[0011] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’identifier et de quantifier avec précision les défauts optiques introduits par le vitrage, y compris une zone donnée dudit vitrage notamment délimitée par des éléments opaques qui amplifient les défauts optiques. [0012] Un premier aspect de l’invention concerne une méthode de mesure de la qualité optique d’une zone donnée d’un vitrage de véhicule routier ou ferroviaire (zone étant tout ou partie du vitrage, notamment zone périphérique et même le long d’un bord de préférence longitudinal du vitrage, en particulier la zone centrale et/ou (classique) du rétroviseur), destinée à être positionnée dans le trajet optique d’un dispositif d’acquisition d’images (caméra), la méthode de mesure étant mise en œuvre par un dispositif de mesure comprenant un émetteur et un analyseur de front d’onde.
[0013] La méthode de mesure selon le premier aspect comporte :
- une étape d'émission, par l’émetteur, d’un faisceau de rayons lumineux en direction de ladite zone donnée, de préférence faisceau circulaire (plus simple à réaliser notamment de diamètre d’au moins 100mm)
- de préférence (pour une analyse en transmission) une étape de retour dudit faisceau lumineux (faisceau retour) grâce à un miroir-plan disposé d’un côté du vitrage, l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes étant alors disposés de l’autre côté du vitrage, miroir-plan de préférence circulaire (de préférence de diamètre d’au moins 100mm)
- une étape d’analyse, par l’analyseur de front d’ondes, du front d'ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée comportant:
- une sous-étape de génération d’une carte d’erreur de front d’ondes, notamment qui est une image en 2D correspondant à la projection de la zone dite caméra du vitrage sur l’analyseur (le capteur) de front d’onde,
- une sous-étape de détermination d’au moins une carte de défaut optique présent dans ladite zone du vitrage (sur toute ou partie de cette zone, notamment sur une région utile), à partir de la carte d’erreur de front d’ondes.
[0014] Grâce à la méthode de mesure selon l’invention, et en particulier à l’étape d’analyse du front d’onde, il est possible d’identifier et de quantifier avec plus de précision les défauts optiques et en particulier d’accéder aux aberrations optiques introduites par au moins une zone donnée d’un vitrage, notamment des aberrations de sphéricité, de chromatisme, d’astigmatisme, de coma. De plus, la méthode de mesure permet également de déterminer avec précision la qualité optique d’une zone donnée du vitrage délimitée par des éléments opaques. [0015] La détermination, de manière précise, des défauts optiques, notamment des aberrations optiques, introduits par le vitrage permettent de corriger les images capturées par des dispositifs d’acquisition d’images afin obtenir des images de qualité qui, dans le domaine des systèmes intelligents d’aide à la conduite, sont indispensables pour pouvoir interpréter correctement l’environnement extérieur du véhicule routier ou ferroviaire. L’invention peut servir pour tout type de capteur photographique ou de vision, par exemple de type CMOS (Complementary Métal Oxyde Semiconductor en anglais) ou CDD (Charge Coupled Device en anglais), intégré dans un dispositif d’acquisition d’images dans le véhicule ou déporté d’un système de traitement d’images fournies par le capteur photographique. L’invention convient tout particulièrement pour les vitrages (parebrise, lunette etc) aux véhicules (routiers) autonomes ou semi autonomes : niveau L2+, L3, L4 et L5 (full autonome) ainsi que les véhicules type Robot Taxi et navette (Shuttle). L’angle du vitrage notamment un pare-brise de véhicule routier peut être typiquement entre 21 ° et 36° par rapport au sol et en moyenne de 30°.
[0016] En outre, grâce à l’étape d’analyse du front d’ondes des rayons lumineux transmis par le vitrage, il est possible d’accéder à d’autres métriques permettant de caractériser le vitrage, notamment la pente du front d’onde, la puissance optique, la fonction de transfert de modulation ou encore la fonction d’étalement du point.
[0017] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la méthode de mesure selon le premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0018] De préférence, la taille du faisceau couvre une zone plus large que la zone dite caméra (ou fenêtre de transmission), zone caméra prévue pour être couplée à la caméra, le couplage est généralement seulement sur une région de cette zone. Par exemple cette zone caméra est de largeur (base inférieure par exemple si trapézoïdale) d’au moins 20mm, 30mm ou 50mm et mieux d’au plus 150mm ou 100mm et est de préférence trapézoïdale (base supérieure de largeur inférieure à la base inférieure) et la hauteur est d’au moins 8mm, 10mm voire 15mm et mieux d’au plus 60mm ou 55mm ou 30mm ou 25mm. Ainsi, le faisceau présente par exemple une largeur (diamètre si circulaire) supérieure ou égale à la largeur maximale de la zone caméra, en particulier largeur d’au moins 100mm. Le couplage avec la caméra (le dispositif d’acquisition d’images) est généralement sur une région de cette zone caméra. On parlera par la suite de région utile vue par la caméra comme étant la zone du vitrage (inclut dans la zone caméra) interceptée par le champ de vision de la caméra.
[0019] Selon un mode de réalisation non limitatif, (de préférence) l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de part et d’autre du vitrage ou un miroir- plan disposé d’un côté du vitrage et l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de l’autre côté du vitrage, l’étape d’analyse comprenant
- une sous-étape de calcul d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée du vitrage et un front d’ondes de référence pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes.
[0020] En particulier selon le mode de réalisation précédent, l’étape d’analyse comprenant :
- une sous étape d’une génération d’une carte de pentes de front d’ondes
- à partir de ladite carte de pentes de front d’ondes, la sous-étape de calcul d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée du vitrage et un front d’ondes de référence pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes.
Alternativement, la carte d’erreur de front d’ondes peut servir pour générer la carte de pentes de front d’ondes.
[0021] Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de mesure comprend un miroir-plan disposé d’un côté du vitrage et l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de l’autre côté du vitrage, l’étape d’analyse comprenant :
- une sous-étape de calcul d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée du vitrage et un front d’ondes de référence pour déterminer une erreur de front d’ondes intermédiaire, - une sous-étape de division de l’erreur de front d’ondes intermédiaire par deux pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes.
[0022] Selon un mode de réalisation non limitatif, (de préférence le dispositif de mesure comprenant un miroir-plan disposé d’un côté du vitrage et l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de l’autre côté du vitrage), l’étape d’analyse comprenant :
- une sous étape de division en quatre faisceaux du faisceau de rayons lumineux, (par diffraction)
- une sous étape de génération d’une carte d’interferogramme, notamment capturé par un capteur de front d’onde (de l’analyseur de front d’onde)
- à partir de la carte d’interferogramme, à partir de ladite carte de pentes de front d’ondes une sous-étape de calcul d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux (FM) transmis par ladite zone donnée du vitrage et un front d’ondes de référence (FR) pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[0023] En particulier, l’étape d’analyse peut comprendre :
- ladite sous étape de division en quatre faisceaux du faisceau de rayons lumineux, (par diffraction)
- ladite sous étape de génération d’une carte d’interferogramme, notamment capturé par un capteur de front d’onde (de l’analyseur de front d’onde)
- une sous étape de génération d’une carte de pentes de front d’ondes à partir de la carte d’interferogramme, de préférence par analyse de Fourier
- à partir de ladite carte de pentes de front d’ondes, ladite sous-étape de calcul d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux (FM) transmis par ladite zone donnée du vitrage et un front d’ondes de référence (FR) pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[0024] Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite carte de défaut optique est choisie dans la liste suivante : - une carte d’aberration optique,
- une carte de pentes (de front d’ondes),
- une carte de puissance optique,
- une carte de la fonction d’étalement du point
- une carte de la fonction de transfert de modulation,
- une carte de distorsion horizontale,
- une carte de distorsion verticale.
[0025] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’étape d’analyse comporte :
- une sous-étape de sélection d’une région utile dans la carte d’erreur de front d’onde générée, région (surface) utile de préférence circulaire, notamment de taille prédéterminée en particulier de longueur (diamètre) d’au moins 4mm, et même d’au plus 20mm
- une sous-étape de décomposition de ladite région utile par traitement d’images (en particulier conversion de la surface du front d’onde en une somme de surfaces élémentaires par décomposition polynomiale) en une pluralité de cartes d’aberrations optiques.
[0026] La région utile i.e. vue par la caméra (le capteur de caméra) est de préférence circulaire. Elle est par exemple une zone relativement centrée de la zone dite caméra généralement sous forme d’une fenêtre trapézoïdale d’une couche opaque (émail etc), souvent noire, déposée sur une feuille de verre du vitrage (vitrage feuilleté en général) et/ou sur un intercalaire de feuilletage par exemple en polyvinylbutyral dit PVB). L'emplacement de la caméra dépend du constructeur automobile donc la région vue par la caméra décentrée dans la zone caméra aussi les bords de la fenêtre (en particulier émail) peuvent impacter la qualité de l’image de la scène.
[0027] Pour la sous-étape de décomposition de ladite région utile par traitement d’images on utilise de préférence les polynômes de Zernike bien connus des opticiens. Les polynômes de Zernike sont un ensemble de fonctions mathématiques polynomiales particulièrement adaptées aux zones circulaires qui permettant de décomposer des surfaces complexes en une somme infinie de surfaces élémentaires qui correspondent chacune à un degré et un type particulier d’aberration optique. Cette décomposition de la région utile permet de générer une pluralité de cartes d’aberrations optiques. Les polynômes de Zernike sont définis dans le document de Pierre Strock du 7 mars 2008 accessible sur internet (15 pages). Ces polynômes sont définis par la liste de Wyant. Les polynômes sont classés suivant deux indices n et m. On choisit les polynômes de numéro 1 à 8 en particulier et même d’ordre supérieur en particulier jusqu’à 36 (liste de Wyant page 13 du document).
[0028] Selon un mode de réalisation non limitatif, au moins une des cartes d’aberrations optiques de la pluralité de cartes d’aberrations optiques notamment de degré d’au moins 2 est choisie dans la liste suivante :
- une carte d’erreur de mise au point, (de préférence carte correspondant à la projection du polynôme d’ordre 3 de Zernike)
- une carte d’astigmatisme orienté à 0°, (plan des axes X, Y normaux à l’axe de propagation Z du front d’onde, de préférence carte correspondant à la projection du polynôme d’ordre 4 de Zernike)
- une carte d’astigmatisme orienté à 45° (du plan avec les axes X, Y normaux à l’axe de propagation Z du front d’onde, carte de préférence correspondant à la projection du polynôme d’ordre 5 de Zernike)
- une carte de coma en X, (X perpendiculaire à l’axe de propagation Z du front d’onde, par exemple X est l’axe vertical, de préférence correspondant à la projection du polynôme d’ordre 6 de Zernike)
- une carte de coma en Y, (Y perpendiculaire à l’axe de propagation Z du front d’onde et à X, par exemple Y est l’axe horizontal, carte de préférence correspondant à la projection du polynôme d’ordre 7 de Zernike)
- une carte d’aberration sphérique, (de préférence correspondant à la projection du polynômes d’ordre 4 de Zernike).
[0029] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’étape d’analyse comprend :
- une sous-étape de comparaison des amplitudes d’erreur de front d’onde (en μm de préférence) de la pluralité de cartes d’aberrations optiques,
- une sous-étape d’identification d’au moins une aberration optique présentant une amplitude d’erreur de front d’onde supérieure à l’amplitude d’erreur de front d’onde des autres aberrations optiques (pour identifier la ou les aberrations optiques dominantes).
[0030] On peut alors prévoir après ladite étape d’identification, la détermination d’une correction du dispositif d’acquisition d’images notamment correction de son positionnement et/ou ajout d’une lentille de compensation de l’erreur de front d’onde introduit par le vitrage, entre le vitrage et le dispositif d’acquisition d’images.
[0031] Selon un mode de réalisation non limitatif, la méthode comporte une étape de stockage de ladite carte de défaut optique dans un dispositif de stockage de données. [0032] Par ailleurs, l’invention selon un deuxième aspect concerne un dispositif de mesure de la qualité optique d’au moins une zone donnée d’un vitrage, apte à la mise en oeuvre de la méthode de mesure selon le premier aspect, comportant :
- un émetteur configuré pour émettre un faisceau de rayons lumineux en direction de ladite zone donnée, - un analyseur de front d’ondes configuré pour analyser le front d’ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée.
[0033] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif de mesure selon le deuxième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0034] L’analyseur de front d’onde comporte de préférence un système reposant sur l’interférométrie à quatre ondes. En particulier l’analyseur de front d’onde comporte une grille diffractive espacée d’un capteur de front d’ondes. C’est une caméra modifiée dans laquelle l’objectif est remplacé par la grille diffractive.
[0035] Selon un mode de réalisation non limitatif, la taille du faisceau couvre une zone plus large que la zone dite caméra (fenêtre de transmission), prévue pour être couplée à la caméra. Par exemple, cette zone est de largeur (base inférieure) d’au moins 30mm ou 50mm et d’au plus 120mm et est de préférence trapézoïdale (avec une base supérieure de largeur inférieure à la base inférieure) et la hauteur est d’au moins 10mm voire 15mm. Le faisceau présente par exemple une largeur supérieure ou égale à 100mm
[0036] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’émetteur comprend une source de lumière monochromatique. [0037] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont configurés pour être placés de part et d’autre du vitrage.
[0038] Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de mesure comporte un miroir-plan configuré pour être disposé d’un côté du vitrage et en ce que l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont configurés pour être disposés de l’autre côté du vitrage.
[0039] En outre, l’invention selon un troisième aspect concerne un dispositif de stockage de données comportant au moins une carte de défauts optiques associée à ladite zone donnée du vitrage.
[0040] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif de stockage selon le troisième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0041] Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de stockage de données se présente sous la forme d’une matrice de données.
[0042] Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de stockage de données se présente sous la forme d’un code-barre ou d’une datamatrix qui renvoie à une base de données.
[0043] Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite carte de défauts optiques est choisie dans la liste suivante :
- une carte d’aberration optiques,
- une carte de pentes (du front d’onde)
- une carte de puissance optique
- une carte de la fonction d’étalement du point
- une carte de la fonction de transfert de modulation, - une carte de distorsion horizontale,
- une carte de distorsion verticale.
[0044] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’étape d’analyse comporte :
- une sous-étape de sélection d’une zone dite utile, de préférence circulaire, dans la carte d’erreur de front d’onde générée, de taille prédéterminée
(correspondant sensiblement à la zone du vitrage captée par le dispositif d’acquisition d’images tel que le capteur de caméra) en particulier la région utile présente une longueur (diamètre) d’au moins 4mm, en particulier comprise entre 4 et 20mm
- une sous-étape de décomposition de ladite région utile par traitement d’images en une pluralité de cartes d’aberrations optiques, en particulier par conversion de la surface du front d’onde en une somme de surfaces élémentaires par décomposition polynomiale.
[0045] La zone vue par la caméra (le capteur de caméra) de l’analyseur de front d’onde est de préférence circulaire, par exemple une zone relativement centrée de la zone dite caméra, généralement sous la forme d’une fenêtre trapézoïdale d’une couche opaque (émail etc), souvent noire, déposée sur une feuille de verre du vitrage 10 (feuilleté en général) et/ou sur un intercalaire de feuilletage par exemple en Poly(butyralvinylique). [0046] L'emplacement de la caméra dépend du constructeur automobile ce n’est pas toujours le cas aussi, les bords de la fenêtre (en particulier émail) peuvent impacter la qualité de l’image de la scène.
[0047] Selon un mode de réalisation non limitatif, au moins une des cartes d’aberrations optiques de la pluralité de cartes d’aberrations optiques, notamment de degré d’au moins 2, est choisie dans la liste suivante :
- une carte d’erreur de mise au point,
- une carte d’astigmatisme orienté à 0°,
- une carte d’astigmatisme orienté à 45°
- une carte de coma en X (perpendiculaire à l’axe de propagation Z du front d’onde, par exemple X est l’axe vertical), - une carte de coma en Y (perpendiculaire à l’axe de propagation Z du front d’onde et à X, par exemple Y est l’axe horizontal),
- une carte d’aberration sphérique.
[0048] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’étape d’analyse comprend : - une sous-étape de comparaison des amplitudes d’erreur de front d’onde, en μm de préférence, de la pluralité de cartes d’aberrations optiques,
- une sous-étape d’identification d’au moins une aberration optique présentant une amplitude supérieure à l’amplitude des autres aberrations optiques afin d’identifier la ou les aberration optiques dominantes. [0049] On peut alors prévoir après la sous-étape d’identification, la détermination d’une correction du dispositif d’acquisition d’images notamment de son positionnement ou de l’ajout d’une lentille de compensation de l’erreur de front d’onde introduite par le vitrage.
[0050] De plus, l’invention selon un quatrième aspect se rapporte à un vitrage, notamment de véhicule routier ou ferroviaire, intégrant le dispositif de stockage de données selon le troisième aspect.
[0051] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le vitrage selon le quatrième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0052] Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de stockage de données est imprimé sur le vitrage.
[0053] Selon un mode de réalisation, le vitrage comprend une feuille en matériau transparent et un élément opaque recouvrant en partie la feuille de manière à délimiter une zone donnée de la feuille.
[0054] Selon un mode de réalisation non limitatif, la feuille est en verre.
[0055] Selon un mode de réalisation non limitatif, la feuille est en plastique.
[0056] Selon un mode de réalisation non limitatif, l’élément opaque est formé par une couche d’émail. [0057] Selon un mode de réalisation non limitatif, le vitrage est un pare-brise de véhicule routier.
[0058] L’invention porte en outre sur un véhicule comportant le vitrage déjà défini, et un dispositif d’acquisition d’images dans l’habitacle, notamment une caméra, notamment d’au plus 5cm du vitrage, positionné pour recevoir un rayonnement lumineux traversant le vitrage au travers de la zone caméra. Le véhicule peut comporter une lentille de compensation de l’erreur de front d’onde, placée entre le dispositif d’acquisition d’images et la zone caméra. Cette lentille peut par exemple prendre la forme opposée de l’aberration dominante afin de pouvoir l’annuler (compenser).
[0059] 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.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0060] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0061] [Fig. 1] est une représentation schématique d’un pare-brise de véhicule routier comprenant une zone donnée délimitée par un élément opaque.
[0062] [Fig. 2] est une représentation schématique d’un dispositif d’acquisition d’images placé derrière le pare-brise de la figure 1, de sorte que la zone donnée soit dans le trajet optique du dispositif d’acquisition d’images.
[0063] [Fig. 3] est une représentation schématique d’un dispositif de mesure selon un mode de réalisation de l’invention, qui permet de mesurer la qualité optique de la zone donnée du pare-brise de la figure 1.
[0064] [Fig. 3’] est une représentation schématique de l’analyseur de front d’onde avec un système par interférométrie à quatre ondes
[0065] [Fig. 4] est une représentation schématique sous forme de blocs illustrant des étapes d’une méthode de mesure selon un mode de réalisation de l’invention, permettant de mesurer la qualité optique de la zone donnée, au moyen du dispositif de mesure de la figure 3. [0066] [Fig. 5a] est une représentation schématique illustrant l’erreur de front d’ondes introduite par le vitrage. [0067] [Fig. 5b] est une représentation schématique de la carte d’erreur de front d’ondes générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3.
[0068] [Fig. 6] représente une carte illustrant la région utile (vue par la caméra) sélectionnée dans la carte d’erreur de front d’onde représentée à la figure 5b.
[0069] [Fig. 7a] représente une carte d’erreur de mise au point générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3
[0070] [Fig. 7b] représente une carte d’astigmatisme 0° générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3 [0071] [Fig. 7c] représente une carte d’astigmatisme 45° générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3
[0072] [Fig. 7d] représente une carte de coma X générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3
[0073] [Fig. 7e] représente une carte de coma Y générées par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3
[0074] [Fig. 7f] représente une carte d’aberration sphérique générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3
[0075] [Fig. 8] représente une carte de distorsion verticale générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3. [0076] [Fig. 9] représente une carte de distorsion horizontale générée par l’analyseur de front d’ondes du dispositif de mesure de la figure 3.
[0077] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
DESCRIPTION DETAILLEE [0078] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0079] L’invention se rapporte à une méthode et à un dispositif de mesure de la qualité optique d’un vitrage. Par « vitrage », on entend une plaque formée à partir d’un matériau transparent tel que du verre ou encore du plastique. Avantageusement, le vitrage peut être un pare-brise, une lunette arrière ou encore des vitrages latéraux d’un véhicule routier ou ferroviaire.
[0080] Dans la suite de la description, on admettra que le vitrage est un pare-brise de véhicule routier.
[0081] La figure 1 illustre un exemple de pare-brise de véhicule routier.
[0082] En référence à la figure 1 , le pare-brise 10 comprend une feuille 11 de verre 11 et un élément opaque 12. L’élément opaque 12 permet notamment de cacher depuis l’extérieur du véhicule des éléments disposés à l’intérieur dudit véhicule, par exemple une partie d’un dispositif d’acquisition d’images. L’élément opaque 12 recouvre au moins une des faces principales de la feuille 11 de verre de manière à border tout le pare-brise 10. L’élément opaque 12 peut être disposé sur la surface d’une seule des deux faces principales de la feuille 11 de verre ou peut comprendre plusieurs portions, chacune des portions étant disposée sur l’une et sur l’autre des faces principales de la feuille 11 de verre. Dans le cas d’un vitrage multiple comprenant plusieurs feuilles de verre, tel qu’un vitrage feuilleté, l’élément opaque 12 peut aussi être formé de plusieurs portions, chaque portion étant disposée sur la surface de deux ou plusieurs feuilles de verre selon le nombre de portions. Par ailleurs, la feuille 11 de verre peut être inclinée par exemple d’un angle de 30°. De plus, la feuille 11 de verre peut être bombée suivant un ou deux axes, le rayon de courbure est par exemple compris entre 6m et 30m.
[0083] De préférence, l’élément opaque 12 est une couche d’émail déposée à la surface de la feuille 11 . Naturellement, la couche d’émail peut être remplacée par tout autre élément opaque qui permet de cacher depuis l’extérieur certains éléments disposés à l’intérieur du véhicule routier. L’élément opaque peut être également une couche sur l’intercalaire de feuilletage ou encore un insert opaque lié à l’intercalaire de feuilletage.
[0084] Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 1 , l’élément opaque 12 délimite une zone donnée 13 de la feuille 11 de verre située au niveau de la bordure supérieure du pare-brise 10. La zone donnée 13 est destinée à être placée sur le trajet optique d’un dispositif d’acquisition d’images, telle qu’une caméra d’un système intelligent d’assistance à la conduite. De préférence, la surface de la zone donnée 13 est inférieure à 0,5m2. [0085] La figure 2 montre un dispositif d’acquisition d’images placé derrière le pare- brise 10 représenté à la figure 1 .
[0086] Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif d’acquisition d’images 20 est placé derrière le pare-brise 10 de sorte que la zone donnée 13 soit placée sur le trajet optique du dispositif d’acquisition d’images 20, par exemple à l’aide d’un support adapté (non illustré). Avantageusement, le dispositif d’acquisition d’images 20 est une caméra numérique haute résolution adaptée pour opérer dans le visible, i.e. dans les longueurs d’onde comprises entre 390nm et 750nm.
[0087] Avantageusement, un dispositif de mesure 40 est utilisé pour déterminer la qualité optique de la zone donnée 13 du pare-brise 10 qui est dans le champ de vision du dispositif d’acquisition d’images 20.
[0088] La figure 3 est une représentation schématique du dispositif de mesure 40 selon un mode de réalisation de l’invention.
[0089] En référence à la figure 3, le dispositif de mesure 40 comprend un émetteur 41 et un miroir-plan 42 de préférence circulaire (de préférence de diamètre d’au moins 100mm). Le pare-brise 10 est positionné entre l’émetteur 41 (par exemple côté face externe du pare-brise) et le miroir-plan 42 (par exemple côté face interne du pare- brise), par exemple à une distance compris entre 200mm et 250mm de l’émetteur 41 et à une distance comprise entre 250mm et 300mm du miroir-plan 42.
[0090] L’émetteur 41 est configuré pour émettre un faisceau de rayons lumineux à travers la zone donnée 13 du pare-brise 10. Pour ce faire, l’émetteur 41 comprend une source de lumière et un collimateur placé après la source de lumière afin d'obtenir un faisceau de rayons lumineux par exemple parallèles. Avantageusement, la source de lumière de l’émetteur 41 est monochromatique. De plus, la source de lumière de l’émetteur 41 est adaptée pour émettre dans le visible c’est à dire dans les longueurs d’onde comprises entre 400nm et 700nm, de préférence entre 640nm et 660nm. De manière avantageuse, la taille du faisceau permet de couvrir toute la zone donnée 13 du pare-brise 10 en garantissant une résolution suffisante et un flux permettant d’obtenir des informations dans la totalité de la zone donnée 13 dite zone caméra. De préférence, la taille du faisceau couvre une zone plus large que la zone donnée 13. Ainsi, le faisceau circulaire ici présente par exemple une largeur supérieure ou égale à 100mm, par exemple ici 130mm. [0091] De plus, le dispositif de mesure 40 comprend également un analyseur de front d’onde, appelé également abberomètre, qui permet de mesurer la forme du front d’ondes du faisceau émis par l’émetteur 41 et de déterminer la déformation subie par le front d’ondes lors de son passage à travers la zone donnée 13. On rappelle qu’un front d’ondes est la surface d’onde en trois dimensions définie de façon que chaque rayon lumineux provenant de la même source lumineuse y soit orthogonal. L’analyseur de front d’ondes mesure la forme de cette surface d'onde.
[0092] Avantageusement, l’analyseur de front d’ondes est composé d’un système qui repose sur l’interférométrie à quatre ondes (à décalage latéral). Un système est connu sous la dénomination commerciale « Phasics-SID4-HR ».
[0093] Comme montré en figure 3’, ce système comprend un masque de Hartmann modifié, notamment une grille diffractive 5 comportant une grille 51 (damier, etc) accolée à une optique diffractive 52 à travers lequel le faisceau 30 retour (faisceau de référence, sans pare-brise, puis faisceau de mesure avec insertion du parebrise entre miroir et analyseur), de préférence circulaire, se propage et entraîne sa réplication en quatre faisceaux 31 à 34. La grille diffractive 50 (remplaçant l’objectif de caméra) et est espacée du capteur (de front d’ondes) 6 de la caméra de préférence d’au plus 9mm. Le système génère un interférogramme, capturé par le capteur 6 de la caméra, qui est déformé par les gradients de front d'onde récupérés par une analyse de Fourier. Dans la mesure où l'interférogramme enregistré est principalement sinusoïdal, une petite quantité de pixels est nécessaire pour récupérer un pixel de phase. Cela se traduit par une résolution accrue (meilleur échantillonnage du front d’onde, permettant de mesurer une plus forte déformation locale sans lissage), au moins d'un facteur 4, par rapport aux autres analyseurs de front d'onde utilisant la technique dite de Hartmann et la technique dite de Shack-Hartmann employant des matrices de microlentilles. Le système selon l’invention permet aussi une meilleur dynamique de mesures.
[0094] Par ailleurs, le miroir-plan 42 est placé derrière le pare-brise 10 afin de réfléchir le faisceau transmis par le pare-brise 10. Avantageusement, le miroir-plan 42, par exemple à base d’argent, notamment circulaire, est calibré de manière à représenter un plan parfait, caractéristique d’une bonne qualité optique, c’est-à-dire avec une faible déformation et une faible rugosité de surface. [0095] Dans une variante de réalisation non illustrée, le dispositif de mesure 40 ne comprend pas de miroir-plan 42. Dans ce cas, l’émetteur 41 est placé d’un côté du pare-brise 10 tandis que l’analyseur de front d’ondes est placé de l’autre côté du pare- brise 10. [0096] La figure 4 est une représentation schématique en bloc illustrant des étapes de la méthode de mesure 100 selon un mode de réalisation de l’invention, de la qualité optique de la zone donnée 13 du pare-brise 10, au moyen du dispositif de mesure 40 décrit en référence à la figure 3.
[0097] Dans une étape d’émission 101, un faisceau de rayons lumineux, de préférence parallèles, est émis par l’émetteur 41 en direction de la zone donnée 13 du pare-brise 10. Le faisceau traverse alors la zone donnée 13 avant d’atteindre le miroir- plan 42 qui réfléchit le faisceau vers le vitrage 10. Le faisceau traverse alors une deuxième fois la zone donnée 13 du vitrage 10 avant d’atteindre l’analyseur de front d’onde. [0098] Dans une étape d’analyse 102, le faisceau reçu par l’analyseur de front d’ondes est analysé par son microprocesseur. L’étape 102 d’analyse du front d’ondes comprend plusieurs sous-étapes.
[0099] Ainsi, dans une sous-étape de calcul 1021 , la différence de phase, entre le front d’ondes du faisceau réfléchi et un front d’ondes de référence est calculée pour déterminer une erreur de front d’ondes intermédiaire. Avantageusement, le front d’ondes de référence est un front d’ondes plan. La figure 5a illustre l’écart de forme entre un front d’ondes de référence FR et un front d’ondes mesuré FM qui correspond à l’erreur de front d’ondes EF.
[00100] Dans une sous-étape de division 1022, l’erreur de front d’ondes est divisée par deux pour obtenir l’erreur de front d’ondes finale. En effet, dans la mesure où le faisceau traverse deux fois le pare-brise 10, une première fois lors de l’émission du faisceau par l’émetteur 41 et une deuxième fois lors de la réflexion du faisceau par le miroir-plan 42, l’erreur de front d’ondes intermédiaire déterminée dans la sous-étape 1021 correspond à l’erreur de front d’ondes résultant des deux passages du faisceau à travers la zone donnée 13 du pare-brise 10. Ainsi, la sous-étape 1022 permet de déterminer l’erreur de front d’ondes finale correspondant à un seul passage du faisceau à travers la zone donnée 13. Naturellement, la sous-étape 1022 de division n’est pas réalisée lorsque le dispositif de mesure 40 ne comprend pas de miroir-plan 42 et que l’émetteur 41 et l’analyseur de front d’onde sont placés de part et d’autre du pare-brise 10. En effet, dans ce cas l’erreur de front d’ondes calculée lors de la sous- étape de calcul 1021 correspond à l’erreur de front d’ondes finale relative à un seul passage du faisceau à travers la zone donnée 13.
[00101] Dans une sous-étape de génération 1023, une carte d’erreur de front d’ondes est générée à partir de l’erreur de front d’ondes finale. La carte d’erreur de front d’ondes traduit la déviation du front d’onde transmis, par exemple entre des points espacés de 490 pm (largeur du pixel de phase), à travers la zone donnée 13 par rapport au front d’onde de référence. La figure 5b illustre un exemple de carte d’erreur de front d’onde CEC générée à l’issue de la sous-étape 1023. Cette carte d’erreur de front d’onde est une image, matrice de pixels de phase, chacun de 490 pm, matrice en deux dimensions correspondant à la projection de la zone caméra 13 du vitrage 10 sur l’analyseur de front d’onde. Cette projection est de forme trapézoïdale avec une largeur au niveau de la base inférieure de 60 mm, une largeur au niveau de la base supérieure de 52mm et une hauteur de 17mm. Sur cette carte d’erreur de front d’onde, l’axe des abscisses LY représente le nombre de pixels suivant l’axe Y, i.e. horizontal, l’axe des ordonnées de gauche Lx représente le nombre de pixels suivant l’axe X, i.e. vertical et l’axe des ordonnées de droite représente l’erreur de front d’onde EF exprimée en microns.
[00102] Dans une sous-étape de sélection 1024, une région utile 14, visible à la figure 5b, est sélectionnée dans la carte d’erreur de front d’onde CEC générée. Avantageusement, la région utile 14 est une zone circulaire de taille prédéterminée correspondant à la zone du vitrage 10 réellement vue par le dispositif d’acquisition d’images 20. La zone circulaire présente par exemple un diamètre supérieur ou égal à 4mm, de préférence d’au plus 20mm lorsque la caméra est très proche du vitrage. Une carte illustrant la région utile CAO0 générée à l’issue de la sous-étape de sélection 1024 est illustrée à la figure 6.
[00103] Dans une sous-étape de décomposition 1025, la région utile 14 est décomposée, par un traitement d’images, en polynômes de préférence de Zernike. Les polynômes de Zernike sont un ensemble de fonctions mathématiques polynomiales particulièrement adaptées aux zones circulaires qui permettant de décomposer des surfaces complexes en une somme infinie de surfaces élémentaires qui correspondent chacune à un degré et un type particulier d’aberration optique. Cette décomposition de la région utile 14 permet de générer une pluralité de cartes d’aberrations optiques.
[00104] Dans une sous-étape de détermination 1026, une pluralité de cartes d’aberration optique, de préférence de degré supérieur ou égal à 2, présentes dans la zone donnée 13 du vitrage 100 est déterminée à l’issue de la sous-étape de décomposition 1025.
[00105] Les figures 7a, 7b, 7c, 7d, 7e et 7f illustrent des exemples de cartes d’aberrations optiques, en noir et blanc et en couleurs, qu’il est possible d’obtenir à l’issue de la sous-étape de décomposition 1025. Sur ces cartes d’aberrations optiques, l’axe des abscisses LY représente le nombre de pixels suivant l’axe Y, i.e. horizontal, l’axe des ordonnées de gauche Lx représente le nombre de pixels suivant l’axe X, i.e. vertical et l’axe des ordonnées de droite représente l’erreur de front d’onde pour l’aberration optique choisie, exprimée en microns. [00106] Comme on peut le voir sur la figure 7a, il est possible d’obtenir une première carte CAO1 , CAO1’ illustrant une aberration de degré 2 : une erreur de mise au point appelé également « defocus ». La première carte CAO1, CAO1’ est une alternance d’anneaux. Dans la première carte CAO1 , CAO1’, l’amplitude d’erreur de front d’onde de l’aberration optique est plus importante au niveau du bord mais l’inverse est possible.
[00107] En outre, il est également possible d’obtenir une deuxième carte CAO2, CAO2’ visible à la figure 7b et/ou une troisième carte CAO3, CAO3’ visible à la figure 7c illustrant une aberration de degré 2, respectivement un astigmatisme 0° et un astigmatisme 45°. On rappelle que l’astigmatisme est lié à un défaut de courbure du verre qui est orienté suivant une direction. 0° signifie une différence de courbure suivant les directions x et y ce qui implique une mise au point différente suivant ces deux directions. L’astigmatisme 45° signifie une différence de courbure entre les directions orientées à +45° et à -45°.
[00108] Il est également possible d’obtenir une quatrième carte CAO4, CAO4’ visible à la figure 7d et/ou une cinquième carte CAO5, CAO5’ visible à la figure 7e illustrant une aberration de degré 3, respectivement un coma X signifiant un décentrement latéral orienté suivant la direction X et un coma Y signifiant un décentrement latéral suivant la direction Y.
[00109] Enfin, il est possible d’obtenir une sixième carte CAO6, CAO6’ visible à la figure 7f illustrant une aberration de degré 4 : une aberration sphérique. La sixième carte CAO6, CAO6’ est une alternance d’anneaux. Dans la sixième carte CAO6, CAO6’, l’amplitude d’erreur de front d’onde de l’aberration optique est plus importante au niveau du bord mais l’inverse est possible.
[00110] Dans une sous-étape de comparaison 1027, les amplitudes de la pluralité d’aberrations optiques illustrées sur les cartes d’aberrations optiques sont comparées Is unes aux autres. Il convient de noter que plus l’amplitude d’erreur de front d’onde de l’aberration optique est importante, plus ladite aberration optique est dominante et doit être corrigée.
[00111] Dans une sous-étape d’identification 1028, au moins une aberration optique parmi la pluralité d’aberrations optiques est identifiée comme ayant une amplitude d’erreur de front d’onde supérieure à l’amplitude des autres aberrations optiques. Dans le cas de la zone donnée 13 du vitrage 10, c’est l’erreur de mise au point illustrée sur les cartes CAO1 , CAO1’ et l’astigmatisme à 0° illustré sur les cartes CAO2, CAO2’ qui présentent les amplitudes d’erreur de front d’onde les plus importantes.
[00112] Dans une étape d’établissement 103, ladite carte d’aberration optique établie lors de la sous-étape 1025 est stockée dans un dispositif de stockage de données. Avantageusement, l’étape 103 de stockage peut inclure l’enregistrement de certaines informations relatives au pare-brise 10, par exemple sa composition, sa date de fabrication etc. De préférence, le dispositif de stockage de données se présente sous la forme d’une matrice de données, appelée également « datamatrix ». Le dispositif de stockage de données peut également se présenter sous la forme d’un code-barre, par exemple un « flash code », un « TAGs », un « QR code » qui renvoie à une base données. Naturellement, le dispositif de stockage de données peut se présenter sous une autre forme, par exemple un disque dur, un serveur de stockage, une mémoire électronique etc.
[00113] Dans une étape 104, le dispositif de stockage de données est crypté. L’étape 104 de cryptage peut être effectuée en utilisant n'importe quel algorithme de cryptage approprié connu. Un lecteur spécifique pourra alors être utilisé pour déverrouiller le dispositif de stockage de données et accéder au moins en partie aux données qu’il contient.
[00114] Dans une étape 105, le dispositif de stockage de données est positionné voire imprimé sur le pare-brise 10. L’étape 105 d’impression est par exemple réalisée par gravure et/ou par impression par jet d’encre.
[00115] Grâce aux cartes d’aberrations optiques obtenues par la méthode de mesure 100 selon l’invention, il est possible de discriminer les différentes formes d’aberrations présentes dans une zone donnée 13 balayée par le champ de vision d’un dispositif d’acquisition d’images 20 placé derrière le vitrage 10 du véhicule routier.
[00116] Naturellement, l’invention n’est pas limitée aux différents modes de réalisation qui ont été décrits, et des variantes de réalisation sont possible.
[00117] Ainsi, alternativement ou de préférence cumulativement aux cartes d’aberrations optiques, il est possible grâce à la méthode de mesure 100 selon l’invention de générer d’autres cartes permettant de caractériser la qualité optique de la zone donnée 13 du vitrage 10. Par exemple, il peut s’agir d’une carte de pentes de front d’onde qui correspond à la dérivée première de la carte d’erreur de front d’onde CEC, d’une carte de puissance optique qui correspond à la dérivée seconde de la carte d’erreur de front d’onde CEC, d’une carte de la fonction d’étalement du point en calculant le module au carrée de la transformée de Fourier de la fonction de pupille généralisée ou encore une carte de la fonction de transfert de modulation par module de la transformée de Fourier de la fonction d’étalement du point. La carte de pentes de front d’onde peut alternativement être servir pour générer la carte d’erreur de front d’ondes
[00118] Par ailleurs, toujours alternativement ou de préférence cumulativement aux cartes d’aberrations optiques, il est possible d’obtenir une carte de distorsion verticale ou encore une carte de distorsion horizontale Ainsi, la figure 8 illustre un exemple de carte de distorsion verticale en noir et blanc CDV et en couleurs CDV’ tandis que la figure 9 illustre un exemple de carte de distorsion horizontale en noir et blanc CDH et en couleurs CDH’. Sur ces cartes de distorsion, l’axe des abscisses représente le nombre de pixels suivant l’axe Y, i.e. horizontal, l’axe des ordonnées de gauche représente le nombre de pixels suivant l’axe X, i.e. vertical et l’axe des ordonnées de droite représente la distorsion Ds exprimée en millidioptries. [00119] On note que la fonction de pupille de sortie généralisée P peut être déterminée à partir de la carte d’erreur de front d’onde CEC, selon l’équation suivante:
[00120] [Math. 1]
Figure imgf000026_0001
[00121] Il convient également de noter que la fonction d’étalement du point et la fonction de transfert de modulation peuvent facilement être déduites de l’équation ci- dessus en appliquant une transformée de Fourier discrète de la fonction de pupille de sortie généralisée P selon les équations suivantes :
[00122] [Math. 2]
Figure imgf000026_0002
[00123] [Math. 3]
Figure imgf000026_0003

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Méthode de mesure (100) de la qualité optique d’une zone donnée (13) d’un vitrage (10) de véhicule routier ou ferroviaire, destinée à être positionnée dans le trajet optique d’un dispositif d’acquisition d’images (20), la méthode de mesure (100) étant mise en œuvre par un dispositif de mesure (40) comprenant un émetteur (41) et un analyseur de front d’onde, la méthode de mesure (100) étant caractérisée en ce qu’elle comporte :
- une étape d’émission (101), par l’émetteur (41), d’un faisceau de rayons lumineux en direction de ladite zone donnée (13),
- une étape d’analyse (102), par l’analyseur de front d’ondes, du front d'ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée (13) comportant: o une sous-étape de génération (1023) d’une carte d’erreur de front d’ondes (CEC), o une sous-étape de détermination (1026) d’au moins une carte de défaut optique présent dans ladite zone (13) du vitrage (10), à partir de la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[Revendication 2] Méthode de mesure (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, l’émetteur (41) et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de part et d’autre du vitrage (10) ou le dispositif de mesure comprend un miroir-plan disposé d’un côté du vitrage et l’émetteur et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de l’autre côté du vitrage, l’étape d’analyse comprend :
- une sous-étape de calcul (1021) d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux (FM) transmis par ladite zone donnée du vitrage (10) et un front d’ondes de référence (FR) pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[Revendication s] Méthode de mesure (100) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’il comprend :
- une sous étape d’une génération d’une carte de pentes de front d’ondes - à partir de ladite carte de pentes de front d’ondes ladite sous-étape de calcul (1021) d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux (FM) transmis par ladite zone donnée du vitrage (10) et un front d’ondes de référence (FR) pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[Revendication 4] Méthode de mesure (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (40) comprend un miroir-plan (42) disposé d’un côté du vitrage (10) et en ce que l’émetteur (41) et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de l’autre côté du vitrage (10), la méthode de mesure comprend une étape de retour dudit faisceau lumineux.
[Revendication 5] Méthode de mesure (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (40) comprend un miroir-plan (42) disposé d’un côté du vitrage (10) et en ce que l’émetteur (41) et l’analyseur de front d’ondes sont disposés de l’autre côté du vitrage (10), l’étape d’analyse (102) comprend :
- une sous-étape de calcul (1021) d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux (FM) transmis par ladite zone donnée du vitrage (10) et un front d’ondes de référence (FR) pour déterminer une erreur de front d’ondes intermédiaire,
- une sous-étape de division (1022) de l’erreur de front d’ondes intermédiaire par deux pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[Revendication 6] Méthode de mesure (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étape d’analyse comprend :
- une sous étape de division en quatre faisceaux du faisceau de rayons lumineux,
- une sous étape de génération d’une carte d’interferogramme
- à partir de la carte d’interferogramme, une sous-étape de calcul (1021) d’une différence de phase entre le front d’ondes des rayons lumineux (FM) transmis par ladite zone donnée du vitrage (10) et un front d’ondes de référence (FR) pour déterminer une erreur de front d’ondes finale utilisée pour générer la carte d’erreur de front d’ondes (CEC).
[Revendication 7] Méthode de mesure (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite carte de défaut optique est choisie parmi l’une au moins des cartes dans la liste suivante :
- une carte d’aberration optique,
- une carte de pentes,
- une carte de puissance optique,
- une carte de la fonction d’étalement du point
- une carte de la fonction de transfert de modulation,
- une carte de distorsion verticale,
- une carte de distorsion horizontale.
[Revendication s] Méthode de mesure (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étape d’analyse comporte :
- une sous-étape de sélection (1024) d’une région utile (14) dans la carte d’erreur de front d’onde (CEC) générée,
- une sous-étape de décomposition (1025) de ladite région utile (CAOO) par traitement d’images en une pluralité de cartes d’aberrations optiques (CAO1, CAO2, cA03, CAO4, CAO5, CAO6).
[Revendication 9] Méthode de mesure (100) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’au moins une des cartes d’aberrations optiques de la pluralité de cartes d’aberrations optiques (CAO1, CAO2, CA03, CAO4, CAO5, CAO6) est choisie dans la liste suivante :
- une carte d’erreur de mise au point,
- une carte d’astigmatisme orienté à 0°,
- une carte d’astigmatisme orienté à 45°
- une carte de coma en X, - une carte de coma en Y,
- une carte d’aberration sphérique.
[Revendication 10] Méthode de mesure (100) selon l’une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisée en ce que l’étape d’analyse (102) comprend :
- une sous-étape de comparaison (1027) des amplitudes d’erreur de front d’onde de la pluralité de cartes d’aberrations optiques (CAO1, CAO2, CA03, CAO4, CAO5, CAO6),
- une sous-étape d’identification (1028) d’au moins une aberration optique présentant une amplitude d’erreur de front d’onde supérieure à l’amplitude d’erreur de front d’onde des autres aberrations optiques.
[Revendication 11] Méthode de mesure (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte une étape de stockage (103) de ladite carte de défaut optiques (CAO1 , CAO2, CAO3, CAO4, CAO5, CAO6) dans un dispositif de stockage de données.
[Revendication 12] Dispositif de mesure (40) de la qualité optique d’au moins une zone donnée (13) d’un vitrage (10), apte à la mise en œuvre de la méthode de mesure (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte :
- un émetteur (41) configuré pour émettre un faisceau de rayons lumineux en direction de ladite zone donnée (13),
- un analyseur de front d’ondes configuré pour analyser le front d’ondes des rayons lumineux transmis par ladite zone donnée (13).
[Revendication 13] Dispositif de mesure (40) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’analyseur de front d’onde comporte un système reposant sur l’interférométrie à quatre ondes.
[Revendication 14] Dispositif de mesure (40) selon l’une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l’analyseur de front d’onde comporte une grille diffractive (5) espacée d’un capteur de front d’ondes (6).
[Revendication 15] Dispositif de mesure (40) selon l’une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu’il comporte un miroir-plan (42) configuré pour être disposé d’un côté du vitrage (10) et en ce que l’émetteur (41) et l’analyseur de front d’ondes sont configurés pour être disposés de l’autre côté du vitrage (10).
[Revendication 16] Dispositif de stockage de données, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une carte de défauts optiques (CAO1, CAO2, CAO3, CAO4, CAO5, CAO6) associée à ladite zone donnée (13) du vitrage (10).
[Revendication 17] Dispositif de stockage de données selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite carte de défauts optiques (CAO1, CAO2, CAO3, CAO4, CAO5, CAO6) est choisie parmi l’une au moins des cartes dans la liste suivante :
- une carte d’aberration optique,
- une carte de pentes
- une carte de puissance optique
- une carte de la fonction d’étalement du point
- une carte de la fonction de transfert de modulation,
- une carte de distorsion horizontale,
- une carte de distorsion verticale.
[Revendication 18] Dispositif de stockage de données selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’il se présente sous la forme d’une matrice de données ou d’un code-barre qui renvoie à une base de données.
[Revendication 19] Vitrage (10) de véhicule routier ou ferroviaire, caractérisé en ce qu’il intègre le dispositif de stockage de données selon l’une quelconque des revendications 16 à 18.
[Revendication 20] Vitrage (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de stockage de données est sur ledit vitrage (10), notamment en périphérie, en particulier imprimé sur le vitrage.
[Revendication 21] Vitrage (10) selon l’une quelconque des revendications 19 à 20, caractérisé en ce qu’il comprend une feuille (11) en matériau transparent et un élément opaque (12) recouvrant en partie la feuille (11 ) de manière à délimiter une zone donnée (13) de la feuille (11) qui est de préférence une zone caméra notamment qui est une épargne de l’élément opaque, de préférence trapézoïdale.
[Revendication 22] Vitrage (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément opaque (12) est formé par une couche d’émail sur une feuille de verre du vitrage et/ou une couche sur un intercalaire de feuilletage.
[Revendication 23] Vitrage (10) selon l’une quelconque des revendications 19 à 22, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un pare-brise de véhicule routier notamment autonome.
[Revendication 24] Véhicule comportant le vitrage (10) selon l’une quelconque des revendications 19 à 23 et un dispositif d’acquisition d’images dans l’habitacle, notamment une caméra, positionné pour recevoir un rayonnement lumineux traversant le vitrage au travers de la zone caméra.
[Revendication 25] Véhicule comportant le vitrage (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comporte une lentille de compensation de l’erreur de front d’onde, placée entre le dispositif d’acquisition d’images et la zone caméra.
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