Créer des objectifs de caméra autonettoyants, c’est possible grâce aux semi-conducteurs

Texas Instruments commercialise un jeu de circuits, constitué d’un DSP et d’un pilote de transducteur piézoélectrique, qui permet d’éliminer les contaminants sur les objectifs des caméras ou les lentilles des capteurs optiques, via un procédé de nettoyage par ultrasons.

Que ce soit dans l’automobile où le nombre de caméras explose du fait des fonctionnalités toujours plus poussées d’aide à la conduite et de conduite autonome, dans la surveillance vidéo en extérieur ou dans les systèmes de vision industriels, la propreté des objectifs de caméras et plus généralement des lentilles de capteurs optiques revêt une importance toute particulière afin de maintenir une bonne précision des images ou/et des données récoltées. C’est particulièrement vrai dans les applications de sécurité critique telles que l’automobile. Mais cela implique des coûts de maintenance élevés liés bien souvent à une intervention manuelle.

Texas Instruments (TI) assure avoir résolu le problème avec la commercialisation d’un jeu de circuits qui permet d’éliminer les contaminants sur les objectifs des caméras ou les lentilles des capteurs optiques et ainsi de les rendre autonettoyants. Cela grâce à un procédé de nettoyage des lentilles par ultrasons (ULC, ultrasonic lens cleaning) que TI a détaillé dans un article technique disponible en cliquant sur ce lien.

Le procédé ULC de TI exploite le concept d’interférence constructive par résonance, amplifiant l’énergie de vibrations microscopiques en une énergie suffisamment puissante pour éliminer les contaminants de la surface d’une lentille. Pour générer des vibrations appropriées, un actionneur doit créer les forces nécessaires, avoir une large bande passante et un petit facteur de forme, le tout en étant économiquement viable. Des critères auxquels répondent les transducteurs piézoélectriques, qui sont par ailleurs suffisamment fiables pour adresser les applications automobiles.

Ce jeu de circuits est composé du DSP ULC1001 de TI associé à son pilote de transducteur piézoélectrique DRV2901, conçus pour permettre aux systèmes optiques de détecter la saleté, le gel et l’eau sur les lentilles et de les éliminer à l’aide de vibrations microscopiques contrôlées, cela sur une grande variété de formats de caméras, selon l’Américain.

L’ULC1001 est doté d’algorithmes propriétaires gérant les fonctions de détection automatique, de nettoyage, de gestion de la température et de détection des pannes, sans s’appuyer sur un traitement d’image. Il comporte un modulateur de largeur d’impulsions, des amplificateurs de détection de courant et de tension, ainsi qu’un convertisseur analogique-numérique.

Combiné au pilote de transducteur piézoélectrique DRV2901 utilisé comme amplificateur, le jeu de circuits de TI permet de disposer d’une fonction de nettoyage par ultrasons dans un format compact, sur un circuit imprimé inférieur à 25 x 15 mm, réduisant ainsi le nombre de composants tout en offrant davantage de fonctionnalités qu’une solution discrète.

« Face à la recrudescence récente des caméras dans diverses applications, de l’automobile (y compris avec les caméras de surveillance de la circulation) à l’industrie en passant par les villes intelligentes, il y a un véritable besoin de solutions simples et économiques pour disposer de capteurs autonettoyants », argumente Avi Yashar, ingénieur en marketing produits chez TI.

C’est une question de sécurité, note pour sa part Edward Sanchez, analyste senior spécialiste de l’automobile chez TechInsights: « La présence de salissures ou de corps étrangers sur l’objectif optique n’est qu’un désagrément lorsque l’on parle d’une caméra de recul, mais sur un véhicule qui s’appuie sur des données d’imagerie et de capteurs précises, cela devient un problème fonctionnel et de sécurité absolument vital. L’approche du nettoyage par ultrasons des lentilles adoptée par TI résout une problématique qui sera bientôt prééminente dans le domaine des systèmes avancés d’assistance à la conduite et des véhicules autonomes – de manière à la fois pratique et abordable. »

Logé dans un boîtier QFN HotRod de 4,5 x 5 mm à 32 broches, le DSP ULC1001 de TI est disponible en volume à partir de 6,43 dollars l’unité pour une commande de 1000 pièces, tandis que le DRV2901 s’échange contre 5,35 dollars l’unité pour 1 000 pièces. Un kit d’évaluation (ULC1001-DRV290XEVM) est également proposé au prix de 249 dollars.