Radiant Vision Systems (RVS), należący od 2015 r. do Konica Minolta Sensing, jest liderem w branży technologii zaawansowanych systemów obrazowania przeznaczonych do pomiaru światła, kolorów, kontroli zgodności montażu oraz jakości powierzchni wyświetlaczy i urządzeń oświetleniowych.

W obliczu gwałtownych zmian technologicznych w branży motoryzacyjnej RVS koncentruje się na opracowywaniu rozwiązań nowej generacji dla Działu Zapewnienia Jakości głównych wyświetlaczy, systemów HUD-Infotainment oraz monitorowania (cyfrowe lusterko wsteczne). Dr Kedar Sathaye, dyrektor ds. produktów do pomiaru światła i ekranów w Konica Minolta Sensing Europe, rzucił nieco światła na rozwiązania i wyzwania stojące przed wyświetlaczami HUD.

Wyświetlacze HUD – teraźniejszość i przyszłość
W już istniejących pojazdach i tych, które dopiero powstaną, standardem są wyświetlacze wysokiej rozdzielczości, zapewniające dostęp do wielu danych: od prędkości pojazdu przez nawigację po rozrywkę pokładową. Wyświetlacze te nie tylko poprawiają komfort jazdy, ale także gwarantują kierowcy bezpieczeństwo, alarmując o zagrożeniach na drodze. Wyświetlacze HUD (przezierne) zapewniają unikatowy sposób wyświetlania informacji, takich jak prędkość, wskazówki nawigacyjne i alarmy o zdarzeniach drogowych, bezpośrednio na przedniej szybie, pozwalając kierowcy nie odrywać wzroku od drogi i skupić się na prowadzeniu. Dzięki nowym rozwiązaniom technologicznym, takim jak wyświetlanie 3D i AR (ang. Augmented Reality – rozszerzona rzeczywistość), przewiduje się, że wyświetlacze HUD staną się najszybciej rozwijającą się technologią na rynku motoryzacyjnym, ze złożoną stopą wzrostu rocznego przekraczającą 20%.

Nowe technologie to nowe wyzwania
Wyświetlacze HUD można podzielić na dwie grupy: o stałej i zmiennej odległości. Pierwszy typ można dodatkowo podzielić na dwa podtypy: ekranowe i projekcyjne. Wyświetlacze HUD o zmiennej odległości są nową generacją wyświetlaczy przeziernych, wykorzystujących zaawansowane technologie 3D i AR do projekcji obrazu. W wyświetlaczach o stałej odległości informacje są wyświetlane na przezroczystym ekranie umieszczonym między kierowcą a przednią szybą lub bezpośrednio na przedniej szybie za pomocą innej technologii projekcji. Wspólnym mianownikiem tego typu wyświetlaczy jest wyświetlanie informacji zawsze w tej samej odległości od oka kierowcy, tzn. w tej samej płaszczyźnie ogniskowej. Ponieważ projekcja jest wyświetlana w stałym punkcie, odległość ogniskowa między obrazem wirtualnym a obiektem na drodze może się różnić. To z kolei wymaga od kierowcy akomodacji wzroku między wyświetlaczem HUD a drogą, skracając czas na reakcję na zdarzenia poza pojazdem. Aby wyeliminować to ograniczenie w tradycyjnych systemach HUD, wyświetlacze AR-HUD wykorzystują dane pozyskane z różnych czujników na zewnątrz pojazdu, by prawidłowo mapować projektowany obraz na pozycje i odległości ogniskowe rzeczywistych obiektów w środowisku.

Standardy jakości i bezpieczeństwo
Producenci są zainteresowani rozwiązaniami pozwalającymi na zintegrowanie wyświetlacza HUD z pojazdem. Rozwiązania tego rodzaju umożliwią bowiem zapewnienie odpowiednich standardów jakości, ponieważ urządzenia niskiej jakości stanowią zagrożenie dla konsumentów. W celu wyeliminowania tych zagrożeń opracowano standardy działania wyświetlaczy HUD dla branży motoryzacyjnej, aby zapewnić minimalny poziom jakości i bezpieczeństwa, według którego producenci będą mogli oceniać wyświetlacze HUD. Wpływ poziomu jakości wyświetlacza HUD na bezpieczeństwo skłonił producentów wyposażenia testowego i pomiarowego do nawiązania współpracy z Komitetem Technicznym Society of Automotive Engineers (SAE) w celu opracowania standardowych kryteriów pomiarowych pozwalających na ocenę jakości wyświetlacza HUD zgodnie z normami SAE J1757-1 oraz ISO 15008. Nowa norma (SAE J1757-2 „Optical Metrology for Automotive HUD” [Metrologia optyczna dla wyświetlaczy HUD do zastosowań motoryzacyjnych]), opublikowana w 2017 r., zapewnia metodologię wyznaczania geometrii pomiarów optycznych oraz wymagania dla pomiarów wyświetlaczy HUD w pojazdach, w tym także wyświetlaczy AR-HUD. Standaryzacja metod badawczych zagwarantuje precyzyjne wyświetlanie wirtualnych obrazów relatywnie do oka operatora (zapewniając odpowiednią głębię ostrości [DOF], pole widzenia [FOV], dioptrię, ustawienie ostrości, położenie i odległość obrazu), czytelność obrazu na wyświetlaczu HUD w typowym oświetleniu otoczenia (niezbędne testy luminancji, nasycenia barwy, jednorodności i kontrastu) oraz pomiar zniekształceń, aberracji i powidoków (ghostingu) według punktowego odchylenia od docelowego obrazu wirtualnego.
Ponieważ wyświetlacze HUD przekazują informacje kluczowe dla bezpieczeństwa za pomocą zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS), muszą odpowiadać normom bezpieczeństwa funkcjonalnego. Bezpieczeństwo funkcjonalne jest istotnym aspektem w technologii wyświetlaczy, ponieważ zwłaszcza w zastosowaniach takich jak ADAS niezbędna jest gwarancja niezawodnego działania wyświetlacza i przekazywania kierowcy wyraźnego obrazu. Bezpieczeństwo funkcjonalne systemów elektrycznych/elektronicznych dla przemysłu motoryzacyjnego reguluje norma ISO 26262. Jej integralną częścią jest poziom nienaruszalności bezpieczeństwa dla przemysłu motoryzacyjnego (Automotive Safety Integrity Level, ASIL). Wyróżnia się cztery poziomy ASIL: ASIL A, ASIL B, ASIL C i ASIL D, przy czym najwyższy jest poziom ASIL D. Dla wyświetlaczy dla przemysłu motoryzacyjnego, przede wszystkim dla HUD, docelowym poziomem bezpieczeństwa jest ASIL B.

Dlaczego kamery Radiant Vision System tak dobrze nadają się do wyświetlaczy HUD?
Testując wyświetlacze HUD, mamy do czynienia z trzema różnymi zagadnieniami: precyzją metrologiczną, geometryczną oraz analizą pełnego pola widzenia. Wcześniej każde z tych zagadnień wymagało osobnego urządzenia, tj. miernika punktowego, kamery do widzenia maszynowego oraz platformy obrazowania. Kamery wysokiej rozdzielczości Radiant Vision zastępują wszystkie wymienione urządzenia, a to dzięki zintegrowanym fotometrom i elektronicznie sterowanym obiektywom, które upraszczają testowanie i pomiary wyświetlaczy HUD. Fotometr wysokiej rozdzielczości Radiant Vision łączy w sobie funkcje pomiaru natężenia oświetlenia i kontroli wzrokowej. Rejestruje dwuwymiarowy obraz projekcji wyświetlacza HUD, na którym następnie przeprowadza wszystkie pomiary wymagane do jego oceny wg standardów SAE.
Producenci wyposażenia i dostawcy pierwszego szczebla stają przed różnymi wyzwaniami w związku z pomiarem wyświetlaczy HUD, m.in. wyznaczenie pozycji i rozmiaru obrazu wirtualnego, pomiar dokładnej rozdzielczości i kontrastu obrazu, liczba testów oraz parametrów dla każdego obrazu testowego, wreszcie umożliwienie pomiarów zautomatyzowanych na skalę produkcyjną. Radiant Vision wykorzystuje elektronicznie sterowany obiektyw do ustalenia rozmiaru i pozycji obrazu wirtualnego, eliminując konieczność wykonywania obliczeń przez człowieka i skracając czas potrzeby na skonfigurowanie pomiaru. Elektronicznie sterowany obiektyw przelicza odległość ogniskową na jednostki „odległości rzeczywistej”, przepuszczając odległość projektowanego obrazu przez oprogramowanie.
Poziom złożoności różnych pomiarów wyświetlacza HUD nie zależy wyłącznie od możliwości i elastyczności urządzenia pomiarowego, wymaga także zaawansowanego oprogramowania, które jest w stanie wykonywać i przeanalizować jednocześnie kilka rodzajów testów. Oprogramowanie umożliwia wprowadzenie określonych kryteriów pomiaru, istotnych obiektów oraz zakresów tolerancji kontrolnej w postaci serii kroków w środowisku jednego programu komputerowego, a następnie uruchomienie ich jako wieloaspektowej oceny wyświetlacza HUD.

Perspektywy
Wraz z szybkim rozwojem coraz bardziej zaawansowanych wyświetlaczy HUD dla przemysłu motoryzacyjnego rośnie również zapotrzebowanie na wydajne systemy pomiarowe. Systemy pomiarowe muszą gwarantować producentom wyposażenia i dostawcom osiągnięcie zgodności z odpowiednimi standardami i normami. Ponieważ zgodność z normą SAE staje się podstawowym kryterium kwalifikacji wyświetlaczy HUD, przewagą konkurencyjną producentów będą szybkość i wydajność, pozwalające na produkowanie urządzeń zapewniających optymalny poziom technologiczny. Systemy automatycznego pomiaru wyświetlaczy HUD, w tym fotometry i kolorymetry wyposażone w zaawansowane oprogramowanie do wykonywania serii testów, znacznie skracają czas jego oceny. Umożliwiają również wykonywanie pomiarów na skalę produkcyjną, zapewniając zgodność z odpowiednimi normami oraz ograniczając koszty i czas wprowadzenia na rynek.

Jeżeli chcieliby Państwo dowiedzieć się więcej, proszę skontaktować się z naszym biurem regionalnym we Wrocławiu lub wysłać do nas e-mail. Chętnie odpowiemy na wszystkie pytania.

Andrzej Wojtkowski
Konica Minolta Sensing 
Europe B.V.
Sp. z o.o. Oddział w Polsce
ul. Skarbowców 23a
53-025 Wrocław 

tel. 71 734 52 11
fax 71 734 52 10
e-mail: info.poland@seu.konicaminolta.eu
www.konicaminolta.pl