Adaptive Lichttechnologie für Kfz-Scheinwerfer

Ingenieure von Opel und etit forschen gemeinsam am Autolicht der Zukunft

13.04.2015 von

Kfz-Scheinwerfer, die mit den Augen gelenkt werden können und sich zudem automatisch an die Verkehrssituation anpassen – was sich derzeit noch wie Zukunftsmusik anhört, ist gar nicht mehr so weit entfernt. Schon heute arbeiten Ingenieure von Opel und Lichttechniker der TU Darmstadt gemeinsam am Autolicht von übermorgen: Mit der so genannten „Eye-Tracking-Technologie“ präsentieren sie die Zukunft des situationsgerechten Lichts – und übernehmen damit erneut eine Vorreiterrolle in Sachen Kfz-Lichttechnik.

Mithilfe der Eye-Tracking-Technologie lassen sich Kfz-Scheinwerfer mit den Augen lenken. Bild: Opel

Seit rund zwei Jahren verfolgen das Internationale Technische Entwicklungszentrum von Opel und die Ingenieure des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik (etit) die Idee, das Licht durch die Blickrichtung des Fahrers zu lenken und zu dosieren. Damit arbeiten die Ingenieure an der dritten Generation wegweisender adaptiver Lichttechnik für das Auto.

„Zu Beginn der Forschung kam lediglich eine einfache Webcam zum Einsatz, die den Kopf des Fahrers ins Visier nahm“, erklärt Professor Tran Quoc Khanh. Damit wurden markante Punkte wie Nasen und Augen des Fahrers gescannt – und so seine Blickrichtung erkannt. Die Informationen transferiert das System in Datenbefehle für Aktuatoren, die wiederum die elektronisch gesteuerten Stellmotoren der Licht-Projektoren blitzschnell ausrichten. „Die Berechnung der Daten nahm anfangs allerdings noch zu viel Zeit in Anspruch. Auch war die Aufnahmefrequenz der Webcam zu niedrig für die Anforderungen im Straßenverkehr, so Ingolf Schneider“, Leiter Lichttechnik bei Opel.

Schnelle Reaktion und intelligente Verzögerung

Den Durchbruch brachten die Optimierung der Kameraparameter und die Anpassungen des Eye-Tracking-Algorithmus: Bei Dämmerung und Dunkelheit tastet die reaktionsschnelle Kamera mit Infrarot-Sensoren an den Rändern und Fotodioden in der Mitte das Auge des Fahrers mehr als 50 Mal pro Sekunde ab. Dank der immens beschleunigten Datenaufbereitung und -weiterleitung reagieren die Scheinwerferstellmotoren quasi in Echtzeit – horizontal und vertikal gleichzeitig.

Würde das System jedoch die permanenten unbewussten Sprünge des Auges von einem Punkt zum nächsten nachvollziehen, wären hektische Lichtkegelsprünge die Folge. „Deshalb haben wir einen ausgeklügelten Verzögerungsalgorithmus entwickelt, der für eine fließende Führung des Lichtkegels sorgt“, erläutert Ingolf Schneider. Egal wie groß der Fahrer ist, der Eye-Tracker funktioniert sofort problemlos. Das System muss nicht jedes Mal neu kalibriert werden. Und: Sollte der Fahrer mal vom Verkehrsgeschehen abgelenkt sein, wird es in Fahrtrichtung nicht etwa dunkel. Denn das Abblendlicht gewährleistet als Orientierungs- und Positionslicht immer und überall ein ausreichendes Maß an Ausleuchtung.

Taghell: Das LED-Matrix-Lichtsystem

Parallel bereiten die Ingenieure die Einführung des sogenannten LED-Matrix-Lichtsystems vor, das die Funktionen in puncto situativer Anpassung und Präzision auf die nächste Stufe hebt. Das System macht blendfreies Fernlicht zum Standard und passt sich automatisch und kontinuierlich jeder Verkehrssituation an: Über eine Frontkamera wird die Verkehrssituation erfasst. Erkennt die Kamera entgegenkommende oder vorausfahrende Fahrzeuge, werden einzelne LEDs gezielt deaktiviert. Das Umfeld bleibt jedoch hell erleuchtet. Auf diese Weise macht das Matrix-Licht für die Insassen des eigenen Fahrzeugs die Nacht zum Tag, ohne den Gegenverkehr zu blenden.