東京大學(xué)的一個研究項目使用新型壓電MEMS光學(xué)掃描技術(shù)實現(xiàn)自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈，提升汽車駕駛安全性。

將道路安全技術(shù)融入現(xiàn)代車輛之中，持續(xù)減少對行人、駕駛員和乘客的危險狀況，但是每年全球仍有100萬人死亡。

夜間駕駛是造成事故的一個重要原因，因此車輛的前照燈和前向照明對于安全行駛顯得尤為重要。

自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈（Adaptive Driving Beam，ADB）技術(shù)是一種很有吸引力的解決方案，在這種技術(shù)方案中，汽車前照燈會根據(jù)車速和行駛條件自動調(diào)整照明情況。例如，自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈可以在需要時自動啟用遠(yuǎn)光照明，然后在迎面而來的車輛周圍調(diào)整其光束掃描模式。

然而，目前商用自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)的“可控性”有限。基于液晶像素或數(shù)字MEMS微鏡陣列的空間光調(diào)制器可以幫助緩解此問題，但實現(xiàn)起來成本昂貴，并且會因為未利用的光功率而引起熱量損失。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，東京大學(xué)的一個研究項目開發(fā)出一款新型基于MEMS光學(xué)掃描技術(shù)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)，這可能會提供一個更加通用的ADB平臺。這項研究工作發(fā)表在《光學(xué)微系統(tǒng)》期刊上。

該研究項目在其發(fā)表的論文中評論說：“我們已經(jīng)開發(fā)出一種壓電MEMS二維光學(xué)掃描器，可用于引導(dǎo)磷光體發(fā)光材料產(chǎn)生各種照明圖案，并通過成像透鏡投射到汽車前方。”

該掃描器包括“將一層鋯鈦酸鉛（PZT）薄膜沉積到絕緣體上硅晶圓（SOI）上，并經(jīng)過一系列MEMS制造工藝形成的”一種掃描微鏡結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過可控的壓電驅(qū)動方式激發(fā)微鏡產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動。

在使用中，掃描微鏡的運(yùn)動可將來自450nm / 3.5W藍(lán)色激光二極管發(fā)射的光以各種照明圖案引導(dǎo)到磷光體發(fā)光材料上，然后將磷光體產(chǎn)生的白光通過合適的透鏡向外引導(dǎo)。

東京大學(xué)的Hiroshi Toshiyoshi指出：“這種系統(tǒng)的獨特之處在于，激光束被高效地轉(zhuǎn)換為白光，從而減少了自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)的發(fā)熱。”

邁向無風(fēng)險駕駛

東京大學(xué)研究團(tuán)隊將壓電驅(qū)動裝置設(shè)計在自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)架構(gòu)中，以允許MEMS掃描器以大角度進(jìn)行水平和垂直偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而可以對汽車前照燈光束進(jìn)行二維掃描，并且還設(shè)計了該掃描器的工作模式，使其不會對低頻噪聲（例如其它車輛產(chǎn)生的噪聲）作出反應(yīng)。

該研究團(tuán)隊指出：“投影的亮度取決于熒光板上的掃描區(qū)域。當(dāng)激發(fā)光聚焦在一個小光斑上時，光斑亮度增加；而當(dāng)通過在熒光板上擴(kuò)大面積來稀釋激發(fā)光時，光斑亮度減小。”

在試驗中，將自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)整合到一個組裝好的前照燈組中，并安裝在車輛的右側(cè)。作為概念驗證，采用了兩個MEMS-ADB模塊來覆蓋高照度和低照度兩個區(qū)域，盡管最終目標(biāo)是采用一個MEMS-ADB模塊就能夠滿足不同照度需求。此外，車輛還安裝了攝像頭和圖像識別功能以理解路況并相應(yīng)地調(diào)整自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈。

研究人員發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)為駕駛員提供了更好的能見度，尤其是在看到行人時。它可以想象一個行人站在迎面而來的車輛旁邊，同時調(diào)節(jié)燈光以避免讓另一個司機(jī)眼花繚亂。

該研究項目指出：“雖然這項技術(shù)肯定會推動高級駕駛輔助技術(shù)發(fā)展，但它在激光雷達(dá)以及汽車間光通信鏈路方面還有其它潛在應(yīng)用。該系統(tǒng)將來可能會在智能交通系統(tǒng)的自動駕駛技術(shù)中應(yīng)用，這使我們向無風(fēng)險駕駛又邁進(jìn)了一步！”

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