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Smart Mobility / Optoelektronik

Die Rolle von Licht in der Mobilität der Zukunft

19. März 2019, 16:25 Uhr | Stefan Seidel, Stefan Groetsch, Christine Rueth, Walter Rothmund, Osram Opto Semiconductors

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

Mehr Sicherheit und Komfort

Das sogenannte Driver Monitoring ist ein Beispiel für Assistenzsysteme, die Infrarotlicht im Wellenlängenbereich von 940 nm nutzen. Eine Kamera beobachtet dabei das Gesicht und die Blickrichtung des Fahrers. So erkennt das System beispielsweise, wann der Fahrer müde wird und warnt ihn rechtzeitig, bevor er einschläft. Es kann außerdem seine Aufmerksamkeit auf den Verkehr zurücklenken, z.B. wenn er sich gerade mit dem Navigationsgerät anstatt der Straße beschäftigt (Bild 5). Solche Funktionen sind auch im Hinblick auf zukünftige halbautonome Fahrzeuge besonders wichtig. Hier muss das Auto in bestimmten Fahrsituationen den Fahrer alarmieren oder ihm das Kommando übergeben können.

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High-End Driver-Monitoring-Systeme verfügen über eine integrierte Eye-Tracking-Funktion, um die Blickrichtung des Fahrers zu erfassen. Die Grundlage für solche Kameraanwendungen bilden Infrarot-Lichtquellen (IRED) mit leistungsstarken Emittern. Ein Beispiel stellt die Oslon-Produktserie von Osram Opto Semiconductors. Da im Wellenlängenbereich von 940 nm die Empfindlichkeit der Kamerasensoren nochmals deutlich reduziert ist, werden für ein gutes SNR (Signal/Rausch-Verhältnis) und optische Leistungen von zwei bis vier Watt notwendig.

Die neueste Generation der Oslon Infrarot-Emitter ist neben einer Steigerung der optischen Leistung auch für möglichst hohe Pulsströme bis zu 5 Ampere optimiert. Die hohe Leistung und Effizienz haben den Vorteil, dass Beleuchtungslösungen mit vergleichsweise weniger Bauteilen auskommen. Darüber hat diese IRED-Generation eine größere Varianz von Abstrahlwinkeln. Damit können Systementwickler ihre IRED nach der Applikationsanforderung wählen, ohne dass eine zusätzliche Optik notwendig ist.

Auch die neue Synios-IRED ist für Gesichtserkennung oder Driver Monitoring geeignet. Sie hat mit einer Wellenlänge von 940 nm eine optische Leistung von 1720 mW bei 1,5 A, und ist für hohe Pulsbelastungen bis 5 A ausgelegt. Mit den kompakten Abmessungen von 2,0 mm x 2,8 mm x 0,6 mm haben Entwickler zudem eine größere Designfreiheit. Zusätzlich kann über dem Bauteil eine kompakte Optik montiert werden. Beide Power Emitter sind für Automotive-Anwendungen qualifizierte Lambert-Strahler mit Flachverguss, die Double-Stack-Technologie sorgt dabei für hohe Leistung.

Biometrie in der Automobilindustrie

Anwendungen aus dem Mobil- und Verbraucher-Segement haben den Fortschritt in der Entwicklung biometrischer Identifikation stark beschleunigt. Nun erobern diese Systeme auch die Automobilindustrie, wie in den Konzeptfahrzeugen SNAP und microSNAP gezeigt wird. Vom Fingerabdruck- über Iris-Scan und Gesichtserkennung gelten die biometrischen Verfahren als ausgesprochen zuverlässig, sicher und benutzerfreundlich. Viele Automobilhersteller erwägen bereits, derartige Systeme für einen sicheren Fahrzeugzugang, Fahrererkennung oder den Zugriff auf Datensysteme im Fahrzeug einzusetzen.

Wenn ein Kamerasystem für Driver Monitoring ohnehin das Gesicht des Fahrers erfasst, ist auch eine zusätzliche Iris-Erkennung implementierbar. Der Fahrzeugrechner könnte den Fahrer dann zuverlässig identifizieren und persönliche Einstellungen (z.B. für den Sitz oder Spiegel) adaptieren. Auch die Sicherheit für Passagiere lässt sich, z.B. durch eine personalisierte Ausrichtung der Airbags, auf die Sitzposition verbessern. Eine helle und vollständige Ausleuchtung des Gesichts ist für die Gesichtserkennung und das Eye-Tracking in der Fahrzeugumgebung besonders wichtig.

Die neuesten IRED-Generationen sind für das hohe Qualitäts- und Kontrastniveau wesentlich, das biometrische Systeme erfordern. Die Fortschritte bei der Miniaturisierung, ein reduzierter Laststrom sowie niedrigere Kosten beschleunigen die Akzeptanz im Markt zusätzlich.