Optisk scannerdesign til adaptive fjernlyssystemer kan føre til sikrere natkørsel

Bilulykker er ansvarlige for omkring en million dødsfald hvert år globalt. Blandt de mange årsager, kørsel om natten, når synet er mest begrænset, fører til ulykker med højere dødelighed end ulykker i dagtimerne. Derfor, forbedring af sigtbarheden under natkørsel er afgørende for at reducere antallet af fatale bilulykker.

En adaptiv fjernlys (ADB) kan hjælpe til en vis grad. Denne avancerede drive-assist-teknologi til billygter kan automatisk justere førerens synlighed baseret på bilens hastighed og trafikmiljø. ADB-systemer, der findes kommercielt, er en markant forbedring i forhold til manuelt styrede forlygter, men de lider af begrænset kontrollerbarhed. Hvorimod rumlige lysmodulatorer, som flydende krystalpixel eller digitale mikrospejle, kan afhjælpe dette problem, de er ofte dyre at implementere og fører til varmetab fra uudnyttet lyskraft.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Journal of Optical Microsystems , forskere fra Japan er kommet med et alternativ til konventionelle ADB-systemer:en optisk scanner for mikroelektromekaniske systemer (MEMS), der er afhængig af den piezoelektriske effekt af elektrisk inducerede mekaniske vibrationer. Dette design består af en tynd film af bly-zirconat-titanatoxid (eller PZT), som inducerer mekaniske vibrationer i scanneren i synkronisering med en laserdiode. Den optiske scanner styrer laserstrålen rumligt for at danne struktureret lys på fosforpladen, hvor det omdannes til skarpt hvidt lys. Lysintensiteten er, på tur, moduleret af ADB-controlleren baseret på trafikken, rat vinkel, og køretøjets marchhastighed. University of Tokyo forsker Hiroshi Toshiyoshi, en af ​​forfatterne på papiret, forklarer, "Det unikke ved denne opsætning er, at laserstrålen omdannes til hvidt lys med høj effektivitet, hvilket reducerer opvarmningen af ​​ADB-systemet."

Forskerne designede den optiske scanner på en enkelt chip bestående af en bundet silicium-på-isolator-wafer med PZT-laget dyrket på det og lamineret med metal for at danne piezoelektriske aktuatorer. De arrangerede aktuatorerne som ophæng for at tillade vandrette og lodrette afbøjninger i stor vinkel af scanneren. Det her, på tur, muliggjorde todimensionel scanning af forlygtestrålen. Yderligere, de designede tilstandene, så de ikke reagerer på lavfrekvent støj, fra andre køretøjer. Deres ADB-system tager også højde for temperaturvariationer. Endelig, de monterede modulet på et køretøj og evaluerede dets ydeevne for faktisk kørsel.

Forskerne fandt ud af, at ADB'en med en MEMS-scanner gav chaufføren bedre synlighed, især når det kommer til at se fodgængere. Det kan også reducere blændingen fra modkørende køretøjer og omkonfigurere belysningsområdet afhængigt af køretøjets marchhastighed.

Selvom denne teknologi bestemt fremmer drive-assist teknologi, det har også andre potentielle anvendelser inden for lysdetektion og afstandsbestemmelse, samt optiske kommunikationsforbindelser mellem køretøjer, hvilket betyder, at systemet kan finde anvendelse i selvkørende teknologi af intelligente trafiksystemer i fremtiden, tager os endnu et skridt mod risikofri kørsel.