Überzeugende Sichtbarkeit bei Tageslicht
Projizierender Blinker sorgt für mehr Sicherheit
Mikrooptische Projektoren in Verkehrs- und Automotive-Anwendungen ermöglichen die Kommunikation von Autos mit ihrer Umgebung. Forschende des Fraunhofer IOF präsentieren nun ein dynamisches Blinklicht, das in kompakter Form eine größtmögliche Sichtbarkeit auch unter Tageslichtbedingungen garantiert.
Tote Winkel, kleiner Blinker oder schlechte Sichtverhältnisse – im Straßenverkehr kann es durch viele Gründe zu riskanten Situationen zwischen den Verkehrsteilnehmenden kommen, wenn zum Beispiel eine Person auf einem Fahrrad das Blinkzeichen eines ausscherenden Autos übersieht.
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Forschende des Fraunhofer-Intituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF haben nun einen projizierenden Blinker entwickelt, der mit Abmessungen von gerade einmal 35 x 35 x 55 Millimetern eine Illuminanz von mehr als 7.000 Lux auf der Straße erreicht. »Diese hohe Beleuchtungsstärke in Verbindung mit dem dynamischen Laufeffekt der Winkelzeichen ermöglichen die Sichtbarkeit des Blinkers auch bei Tageslicht«, erklärt Rohan Kundu, Wissenschaftler in der Abteilung für Optisches und Mechanisches Systemdesign.
Der am Fraunhofer IOF entwickelte Designansatz überwindet entscheidende Herausforderungen bei Anwendungen mit mikrooptischen Projektoren: Vergrabene, absorptive Maskenschichten führen bei gängigen Projektionssystemen zu Transmissionsverlusten, einem aufwändigen und kostspieligen Herstellungsprozess und einer geringeren Lebensdauer der Projektoren. Die Forschenden am Fraunhofer IOF verzichten bei der Entwicklung des projizierten Blinkers gänzlich auf diese Masken und verlagern die Mustererzeugung bzw. Strahlformung hin zu irregulären Tandem-Mikrolinsenarrays (MLA).
Größtmögliche Sichtbarkeit und dynamische Lichtsequenzen
Das zweiseitige MLA besteht aus einer Anordnung von pfeilförmigen Mikrolinsen (Lenslets) auf der Licht-Eingangsseite und kleineren quadratischen Lenslets auf der Ausgangsseite. Durch die Beleuchtung des MLA unter unterschiedlichen Einfallswinkeln werden Lichtpfade zwischen bestimmten Kombinationen von Eingangs- und Ausgangslenslets gelenkt. Dieses gewollte Kanalübersprechen ermöglicht die Projektion einer dynamischen Sequenz von Winkelzeichen auf der Straße. Der Designansatz erlaubt es, mit einem einzigen Projektor-System Winkelzeichen an unterschiedlichen Positionen zu erzeugen, was die Montage vereinfacht sowie Kosten und Platzbedarf reduziert.
Hergestellt werden die zweiseitigen Mikrooptikarrays durch Grautonlithographie (Mastering). Anschließend werden sie als Polymer-auf-Glas Tandemarrays repliziert. Die Kombination von Polymer und Glas ermöglicht dabei eine präzise Kontrolle der optischen Eigenschaften, da das Polymermaterial gezielt auf die Glasoberfläche aufgetragen und geformt werden kann.
Einfachere Herstellungsprozesse und mehr Sicherheit im Straßenverkehr
Den Forschenden des Fraunhofer IOF zufolge lassen sich die Tandemarrays ebenfalls durch preiswertere Technologien herstellen. »Die Verwendung von sehr kostengünstigen Verfahren wie Spritzgießen oder Heißprägen ermöglicht das Herstellen von größeren und optional gekrümmten Linsen bei nur minimal verschlechterter optischer Qualität«, führt Rohan Kundu aus.
In den vergangenen Jahren konnten sich mikrooptische Projektoren für viele Straßenprojektionsanwendungen etablieren. Sie sind stark miniaturisierbar und eignen sich für die Car2X-Kommunikation. Denn projizierte Muster ermöglichen dem Auto die Kommunikation mit seiner Umgebung – seien es andere Autos, Fußgänger oder Fahrradfahrer. Damit kann der dynamische Blinker zu einer höheren Verkehrssicherheit beitragen. Solche Projektionssysteme stellen weiterhin eine Schlüsseltechnologie für intelligente Transportsysteme der Zukunft dar, beispielsweise für autonom fahrende Autos.
Live-Präsentation des Systems
Erstmals präsentiert das Fraunhofer IOF den Blinker wird auf der Optatec 2024 in Frankfurt (Main) vom 14. bis 16. Mai. Auch auf der IZB Wolfburg im Oktober wird das System zu sehen sein.
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