Toter 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. 

Forschende des Fraunhofer IOF haben nun einen projizierenden Blinker entwickelt, der bei einer Größe von gerade einmal 35 x 35 x 55 Millimetern eine Illuminanz von über siebentausend Lux auf der Straße erreicht. »Diese hohe Beleuchtungsstärke zusammen 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 verringerten 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).

Design ermöglicht 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 ermöglicht 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. 

Vereinfachte Herstellungsprozesse und 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 sogenannte Car2X-Kommunikation. Projizierte Muster ermöglichen dem Auto die Kommunikation mit seiner Umgebung, seien es andere Autos, Fußgängerinnen oder Fahrradfahrer. Damit kann der entwickelte dynamische Blinker zu einer erhöhten Verkehrssicherheit beitragen. Die Projektionssysteme stellen weiterhin eine Schlüsseltechnologie für intelligente Transportsysteme in der Zukunft, wie beispielsweise autonom fahrende Autos, dar.

Präsentation des Systems auf der OPTATEC 2024

Der Blinker wird nun erstmals auf der OPTATEC 2024 in Frankfurt (Main) vorgestellt werden. Auf der internationalen Fachmesse für optische Technologien, Komponenten und Systeme wird das Projektionssystem vom 14. bis 16. Mai in Frankfurt (Main) präsentiert. Hier stellt das Fraunhofer IOF am Stand 610 in der Halle 3.1 aus.

Im Oktober dieses Jahres wird das System ebenfalls auf der Internationalen Zuliefererbörse und Europas Leitmesse der Automobilzuliefererindustrie, der IZB Wolfsburg vom 22. bis 24. Oktober zu sehen sein.