Verbundprojekt »Smart Headlight«

Multi-Sensor-integrierte adaptive Scheinwerfer für robuste, störungsminimierte Fahrerassistenz-Systeme

Oberflächentextur einer Pyramide erzeugt mittels UKP-Laserstrahlung
© Fraunhofer.
Oberflächentextur einer Pyramide erzeugt mittels UKP-Laserstrahlung
Schematischer konstruktiver Aufbau des geplanten Multispektral-Scheinwerfers über die Technologiefusion mittels eines zentralen Multispektral-Combiners
© Fraunhofer.
Schematischer konstruktiver Aufbau des geplanten Multispektral-Scheinwerfers über die Technologiefusion mittels eines zentralen Multispektral-Combiners
Geplante Entwicklungen der Einzeltechnologien
© Fraunhofer.
Geplante Entwicklungen der Einzeltechnologien

ADA-Systeme, d.h. Advanced Driver Assistance Systeme, mit einer Vielzahl von Sensoren und entsprechender Auswertealgorithmen, sind wesentliche Voraussetzungen nicht nur für das vollautonome Fahren der Stufen 4 und 5, sondern werden bereits heute für Fahrerassistenzsysteme der Stufe 2 benötigt. Je nach gewünschter Funktionalität und Messdistanz werden hier heute schon RADAR- und LiDAR-Systeme sowie Kameras eingesetzt. Für die Integration dieser Sensoren steht der Konstrukteur vor einer Vielzahl von Restriktionen, die mit Themen wie Materialeigenschaften, Verschmutzung, Fahrzeugdesign, Messfeld, Kalibrierung, thermisches Management, Platzbedarf und Montagefähigkeit zusammenhängen.

Im Smart Headlight-Projekt wird hierfür ein Integrationsansatz entwickelt, bei dem die elektromagnetische Strahlung von Licht sowie LiDAR- und RADAR-Abstandssensorik über ein gemeinsam genutztes Transmissions- und Spiegelelement innerhalb des Schweinwerfers zusammengeführt wird. Dabei werden je nach Sensorsystem und genutztem Wellenlängenspektrum spezielle Dünnschichten verwendet, die eine Integration eines Multispektral-Wellenlängenbereichs von 400 nm bis 4 mm über 4 Größenordnungen erlauben. Die eigentlichen Sensoren können dann außerhalb des Sichtbereichs des Scheinwerfers angebracht werden. Dabei werden die verschiedenen Sensor- und Licht-Funktionen nicht wie bisher aus einzelnen unabhängigen Komponenten umgesetzt, sondern durch die spezifische Anordnung und Mehrfachnutzung von lichtemittierenden, sensorischen Konstruktionselementen im Scheinwerfer ein funktionaler Mehrwert bei gleichzeitig reduziertem Bauraum geschaffen. Auf diese Weise entsteht ein kompaktes multispektrales Sensor-Scheinwerfer-System.

Das System des Smart Headlights adressiert primär den Automotive-Markt mit OEMs und Tier-1-Suppliern. Darüber hinaus wird für die Herstellung einzelner Komponenten auch der Zuliefermarkt der Sensorik, Verbraucherelektronik und Lichttechnik angesprochen. Technologien und Komponenten lassen sich neben dem Fahrzeugmarkt auch für andere integrierte Sensorik- und Beleuchtungssituationen nutzen.

Projektziel

Das übergeordnete Projektziel von Smart Headlight ist eine neuartige Integrationstechnologie für Automobilscheinwerfer mit einer wellenlängenübergreifenden Integration von RADAR- und LiDAR-Sensoren sowie Lichttechnik und Kamerasysteme.

Das Alleinstellungsmerkmal liegt dabei in der integrierten Mehrfachnutzung einzelner strahlformender Bauteile für Sensorik, Scheinwerfer und Kommunikation, so dass sowohl Funktionalität als auch Designfreiheit signifikant erhöht werden können. Wesentliche Detailziele sind dabei:

  • Frequenzselektive Dünnschicht-Strukturen zur dreidimensionalen Strahlformung und Führung von Lichtemissionssystemen, LiDAR und RADAR von GHz bis Multi-THz, d.h. von 400 nm bis 4 mm
  • RADAR-Strahlformungssysteme auf Basis von Reflect-Arrays, die RADAR-Sensoren ermöglichen, wesentliche Teile eines Scheinwerfers als funktionale Elemente zu  verwenden, wodurch diese raumsparend und mit verringertem Aufwand im KFZ integriert werden können
  • Hochintegrierte LiDAR-Systeme mit einem adaptiven Beleuchtungssystem für die räumlich segmentierbare Beleuchtung der Szene (Patterned-LiDAR) ohne bewegliche Strahlführungselemente
  • Erhöhung der Störsicherheit des integrierten LiDARs und Aussenden eines eigenen Identifikationscodes auf Basis von im LiDAR-Detektor erzeugten echten Zufallszahlen
  • Miniaturisierte Scheinwerfersysteme für die situationsangepasste Rundumbeleuchtung mit verbesserter Effizienz basierend auf kostengünstig herstellbaren, mikrooptischen Strahlformern
  • Integrationsplattform für Smart Headlights auf mechanischer, optischer und digitaler Ebene

Projektlaufzeit: März 2021 bis Februar 2024

Projektpartner und Kontakte bei Fraunhofer

 

 

 

Stellvertretende Projektleitung

 

Dr. Thomas Dallmann
+49 241 80-22271
-> Email senden

 

 

 

Teilprojektleitung LiDAR

 

Dr. Jennifer Ruskowski
+49 203 3783-2931
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Teilprojektleitung Lichtprojektion

 

Dr. Peter Schreiber
+49 3641 807-430
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Teilprojektleitung Beschichtung

 

Dr. Kerstin Täschner
+49 351 2586-376
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