Conception et modélisation d’un affichage tête haute automobile avec la suite Ansys Optique

EyeLights développe des systèmes de réalité augmentée afin d’aider au pilotage de divers véhicules.

Inspirée des technologies utilisées sur les avions de chasse, ces technologies d’affichage tête haute (HUD) sont des dispositifs futuristes propulsant la réalité augmentée directement dans le champ de vision du conducteur. Présente aux 4 coins du monde, avec un accent mis sur l‘innovation, EyeLights recherche continuellement de nouvelles solutions afin de révolutionner et de penser la mobilité de demain.

Leur principal enjeu est d’avoir un champ de vision (Field Of View) suffisamment grand pour permettre un affichage en réalité augmentée (computer vision : détection de piétons, lignes, éléments de circulation, etc…) avec une eyebox relativement confortable pour couvrir tous les percentiles conducteurs. Un véritable défi car les volumes alloués par les constructeurs automobiles sont de plus en plus faibles comparés aux champs de visions souhaités.

Leur second challenge est d’atteindre une luminosité et une résolution suffisante dans l’eyebox sur de grands champs de vision à longue distance afin que les indications projetées à longue distance par le système soient visibles quelles que soient les conditions d’éclairage ambiant.

Grâce aux logiciels de simulation optique ANSYS, EyeLights est capable de quantifier et d’optimiser les performances de ses systèmes de réalité augmentée. EyeLights est ainsi en mesure de réaliser des prototypes et des démonstrateurs proches des produits de série.

En internalisant les compétences en conception optique, EyeLights évite la sous-traitance et conserve une confidentialité absolue sur ses concepts innovants. En effet, avoir des designers optiques spécialisés sur chacun des logiciels SPEOS et ZEMAX en interne permet d’explorer et valider des concepts dans des délais très courts, d’accélérer la R&D optique et de continuer à innover au quotidien.

L’outil HUD de SPEOS permet de rapidement mettre en place les systèmes optiques et de réaliser un dimensionnement permettant d’évaluer les performances atteignables dans le volume alloué par leurs clients. EyeLights est ainsi en mesure de mener des études de faisabilité avec un grand degré de confiance sur les performances finales pouvant être communiquer aux constructeurs automobiles.

La modélisation optique à l’aide de ZEMAX, notamment l’utilisation des modules d’optimisation et tolérancement, a permis d’améliorer la qualité des systèmes prototypés.

Grâce au programme start-up, ANSYS a permis à EyeLights d’obtenir le bundle optique afin de pouvoir utiliser SPEOS et ZEMAX, et d’explorer leurs possibilités dans un budget compatible avec celui d’une jeune entreprise innovante.

La conception, l’optimisation et le tolérancement d’un système HUD performant nécessite l’utilisation d’un logiciel de simulation optique expert.

Pour rappel, EyeLights crée des systèmes optiques de réalité augmentée. L’utilisation de l’outil de simulation ZEMAX leurs sert à modéliser et à optimiser chaque surface optique avec précision.

L’utilisation du module HUD de SPEOS sert quant à lui à simuler les rendus de leurs systèmes avant leur réalisation.

Les outils de simulation optique permettent d’avoir un workflow tel que celui décrit ci-dessous :

• Mise en place de la configuration optique avec le module HUD de SPEOS, dimensionnement et analyse des performances atteignables,
• Optimisation avec ZEMAX des surfaces optiques de la configuration dimensionnée afin d’obtenir les meilleures performances dans le volume imparti,
• Tolérancement avec l’outil approprié dans ZEMAX afin d’évaluer la performance des optiques et des éléments de fixations pour la réalisation du HUD,
• Import du système optimisé avec ZEMAX dans SPEOS et vérification du système avec l’outil d’analyse HUD de SPEOS,
• Correction numériques éventuelles des images sources grâce aux données générées par l’outil d’analyse HUD et simulation en rendus photo-réalistes des images virtuelles.