Les nouveaux capteurs peuvent saisir des variations d'intensité lumineuse allant jusqu'à six ordres de grandeur ou plus dans la même image (+120db HDR, 20*LOG(1e6)). Avec le nombre croissant d'applications utilisant la vision assistée par intelligence artificielle, ils imposent des exigences très strictes en matière de performance des objectifs. La conception et la fabrication d'un objectif HDR est probablement autant un art qu'une science ou une ingénierie.

• Les objectifs Sunex HDR Optimized™ sont la première étape pour construire un système qui fonctionne de manière fiable aussi bien de jour que de nuit, ou dans des scénarios de faible luminosité.
• Les technologies Sunex NoGhost™ éliminent ou minimisent le bruit optique et supportent les algorithmes SW pour classer les objets de manière fiable et donc effectuer les bonnes actions.

Pour s'aligner sur une terminologie commune, nous devons d'abord définir les termes clés de cet article.

HDR (High Dynamic Range, également WDR) - La « Dynamic range » quantifie la capacité d'un système à imager correctement les lumières claires et les ombres sombres dans une scène. Elle est définie comme le rapport entre le plus grand signal d'entrée non saturé et le plus petit signal d'entrée détectable. 

Stray Light - La « Stray Light » est la lumière d'un système optique provenant d'une source connue ou inconnue, qui suit un chemin autre que celui prévu, créant des bruits indésirables. Cette lumière fixe souvent une limite de travail sur la gamme dynamique du système.

L'expertise en matière de conception, le savoir-faire en matière de processus et les capacités de fabrication sont les trois facteurs qui doivent être réunis lors de la construction des objectifs ayant des exigences de performances accrues pour le HDR et de faibles lumières parasites.

L'expertise en matière de conception ne peut pas vraiment être décrite en termes définitifs, car il n'y a pas deux conceptions identiques. Cependant, la compréhension de l'impact fondamental de certaines considérations de conception sur les performances HDR doit guider la conception à tous les stades. Il est presque impossible de la corriger ultérieurement, car cela concerne la modification des paramètres optiques du premier ordre. La modification de ces paramètres est pour toutes les questions pratiques, presque la même chose que la conception d’un nouveau objectif. La réduction du nombre d'éléments est généralement une bonne règle empirique, car chaque surface supplémentaire augmentera le nombre d'images parasites pour lesquelles une conception optique doit être optimisée et si elle n'est pas bien faite, cela aura éventuellement un impact négatif sur les performances HDR de l'ensemble du système.

Pour un objectif à N éléments, le nombre total d'images qui s'additionnent sur le capteur est donné par N = (2n)^2 - n. L’image formée sur le capteur est donc la somme de l'image attendue et de nombreuses images parasites. Chacune d'entre elles est une version modifiée, mise à l'échelle, décalée et atténuée de l'image attendue. La formule n'inclut pas les effets du barillet, de réflexion du capteur, etc.

• Exemple avec un objectif contenant 8 éléments en verre (8G) : 1 image pertinente, 247 images parasites
• ​Exemple avec un objectif contenant 9 éléments en verre (9G) : 1 image pertinente, 314 images parasites

Optimiser un seul chemin optique, tout en supprimant des centaines, voire des milliers d'autres, n'est pas trivial et nécessite une expérience approfondie des processus de conception et de fabrication. Si l'application exige des performances constantes sur une plus large gamme de longueurs d'onde, comme c'est le cas pour une application double bande (par exemple, VIS + 940 nm), ou même sur toute la bande VIS à NIR dans les applications hyperspectrales, une décision de conception fondamentale peut avoir un impact accru. Le choix des bons matériaux optiques et optomécaniques, l'optimisation des performances du traitement, les outils de simulation pour aider à guider les premières décisions et la conception en tenant compte du processus de fabrication sont tous des éléments obligatoires dès le début de la conception d'une lentille HDR.

Les retours des clients sur la conception et les tests au niveau des objectifs et des caméras sont importants pour guider les procédés de fabrication. Le but étant d’atteindre des objectifs de performance selon un calendrier précis. 

Cela est particulièrement vrai pour l'optimisation de la lumière parasite, car, à l'exception du VGI (Veiling Glare Index) et du GSF (Glare Spread Function) qui sont définis dans la norme ISO 9358, les lumières parasites telles que les « ghosts », les « flares », les « starbursts », les « spurious images », etc. ne le sont pas. L'évaluation des performances en matière de lumière parasite est quelque peu subjective :

• Le cas d'utilisation
• L'observateur
• L'algorithme
• La mise en place du test
• La linéarité (ou la non-linéarité d'ailleurs) du capteur

L'expériences clients est essentiel pour comprendre à quel point les performances de la lumière parasite doivent être bonnes pour servir une application spécifique.

OPTICS CONCEPT vous accompagne dans la recherche de l’objectif correspondant à votre application, pour nous expliquer votre projet, n'hésitez pas à nous contacter par mail : info@optics-concept.fr ou par téléphone au 01 30 64 05 62.