Holografie auf der Windschutzscheibe für mehr Sicherheit und Komfort
Dank des rasanten technologischen Fortschritts finden innovative Systeme heute immer häufiger Anwendung in Bereichen, für die sie ursprünglich nicht konzipiert wurden. Ein Beispiel ist die ZEISS Advanced Augmented-Reality Head-up-Display (HUD)-Technologie. Diese Holografie-Technologie basiert auf optischen Gittern, wie sie zunächst in der Raumfahrt genutzt wurde und jetzt vor dem Markteintritt in die Luftfahrt steht. In einem nächsten Schritt soll sie schon bald auch Autofahrern zugutekommen. Denn dank der konsequenten Weiterentwicklung könnten diese holografischen Lösungen bereits in naher Zukunft Einzug in den automobilen Massenmarkt finden und das Autofahren sicherer, interaktiver und komfortabler machen.
Sicherheitstechnologien haben in der Automobilentwicklung höchste Priorität.
Hierzu gehören auch Fahrerassistenzsysteme, die den Fahrer mit optischen Warnhinweisen vor möglichen Gefahren warnen oder Hinweise zur Verkehrsführung geben. Im Notfall können sie so dazu beitragen, das Leben der Fahrzeuginsassen zu retten. Doch zumeist erscheinen diese Informationen im Kombiinstrument oder auf dem Display des Infotainmentsystems, sodass der Fokus auf den Verkehr kurzzeitig verloren geht. Eine holografische Lösung von ZEISS, mit der die Informationen in das Sichtfeld des Fahrers projiziert werden, können hier in Zukunft Abhilfe schaffen.
Vom Weltraum über die Luftfahrt ins Auto
ZEISS Microoptics-Komponenten wie optische Gitter für Spektrometer zur Gasanalyse, die holografische Verfahren nutzen, werden bereits seit vielen Jahren in Weltraummissionen von ESA und NASA eingesetzt – unter anderem beim Erdbeobachtungssatellit Sentinel-5P, der am 13. Oktober 2017 ins All startete. Dank der konsequenten Weiterentwicklung stößt die Technologie inzwischen in neue Dimensionen vor, die eine neue Klasse von Spektrometersystemen für die Weltraumforschung möglich machen.
Die Holografie-Technologie von ZEISS ist nach acht Jahren Entwicklung so weit ausgereift, dass sie abseits von Spektrometern auch Einzug in Head-Up-Displays (HUDs) findet und damit den Weg in einen völlig neuen Markt eröffnet. So werden kompakte HUDs auf Basis der ZEISS Mikrooptiktechnologie künftig auch in der Luftfahrt ein integraler Bestandteil sein. Die Technologie befindet sich bereits in der finalen Testphase, was die baldige Serienproduktion in greifbare Nähe rückt. Durch die Erforschung und Entwicklung modernster Replikationstechnologien kann ZEISS schon bald holografische Hightech-Lösungen aus dem extremen Bereich der Raumfahrt industrietauglich machen und diese in einem zweiten Schritt nicht nur der Luftfahrt, sondern auch dem Auto von morgen zugänglich machen.
ZEISS vereint Informationen und Transparenz
Ultrakompakte, holografische Augmented-Reality-Head-Up-Displays kommen der Mobilität in puncto Sicherheit sehr entgegen: HUDs projizieren die Informationen in die Scheibe und tragen dazu bei, alle wichtigen Informationen noch schneller zu erfassen ohne dabei das Sichtfeld zu reduzieren. Die Technologie erlaubt es, ein komplettes Sichtfeld (Field-of-View) als virtuelles Bild in die Scheibe zu projizieren, was das Autofahren sicherer, komfortabler und interaktiver macht. Möglich ist dies durch eine Kombination aus Lichtwellenleitertechnologie mit mikroskopischen Strukturen.
Industrialisierung ermöglicht Adapation für Massenmarkt
Bisher ließen sich Augmented-Reality-HUDs auf Basis der Hologramm-Technologie aufgrund der hohen technischen Anforderungen nur in beschränkter Stückzahl produzieren. Durch die Replikationstechnologie, die in den ZEISS Laboren entwickelt worden ist, ist es nunmehr möglich, ein Master-Hologramm vollautomatisiert in großen Stückzahlen zu vervielfältigen.
Mit seinem innovativen Technologieansatz kann ZEISS Produkte leichter und kleiner machen, was Gewicht und Ressourcen spart. Damit können auch Fahrzeughersteller von den Vorteilen der Holografie-Technologie profitieren und Augmented-Reality-HUDs in Autos anbieten, in denen Bauraum, Gewicht und Kosten dies bisher nicht zuließen,
erläutert Dr. Roman Kleindienst, Head of Zeiss Microoptics
Mit einem Field of View von 15×5 Grad und einer Bildweite von zehn Metern projiziert das System ein virtuelles Bild auf die Straße, das neue Maßstäbe setzt – und sich mit einem Bauraum von unter zehn Litern perfekt in gängige Cockpits integrieren lässt.
Transparente Displays
Steht – etwa in Kompaktfahrzeugen – besonders wenig Platz zur Verfügung, ist die ZEISS Technologie nutzbar, um die Windschutzscheibe mit Hilfe von Augmented-Reality in ein transparentes Display zu verwandeln. Herzstück dieser Technologie ist eine transparente Folie, auf der ultrahochpräzise Optiken auf kleinstem Raum angebracht sind. Die Folie zeichnet sich durch eine hohe Transparenz von über 92 Prozent bei gleichzeitig höchster Klarheit aus.
Für die Nutzung der Windschutzscheibe als Projektionsfläche ist dank der integrierten, transparenten Folie nur ein geringer Bauraum erforderlich. Dadurch lassen sich wichtige Informationen in der Windschutzscheibe anzeigen, was die Sicherheit steigert. Der Fahrer kann sich auf die Straße konzentrieren und erhält dennoch selektiv alle relevanten Informationen.
Mehr Gestaltungsfreiheit für Autodesigner
Die Verlagerung der Displayfunktion bspw. in die Windschutzscheibe ermöglicht eine vollkommen neue Gestaltung des Armaturenbretts und des gesamten Fahrzeuginterieurs. Während der Fahrer selektiv nur relevante Informationen angezeigt bekommt, kann sich der Beifahrer Unterhaltungsinhalte projizieren lassen. Denn neben der Frontscheibe ist die Displayfunktion auch für Heck- und Seitenscheiben möglich. So schafft ZEISS mit seiner Mikrooptiktechnologie neue Designspielräume. Fahrzeuge können durch bespielbare Seiten- und Heckscheiben mit Farben, Symbolen und anderen einprägsamen Bildern vollkommen individuell nach den Wünschen der Insassen gestaltet werden.
ZEISS gehört zu den Ausstellern bei der diesjährigen IAA Mobility in München. In der Halle B2 an Stand B12 wird das Tech-Unternehmen neben den Nutzungsszenarien von transparenten Displays ebenso Anwendungsbeispiele von holografischen 3D Human Machine Interfaces sowie Rückleuchten für Fahrzeuge präsentieren.
Gutenberg-Effekt für die Holografie
Dr. Roman Kleindienst
Head of ZEISS Microoptics, Carl Zeiss Jena GmbH
Können Technologien von ZEISS die Umsetzung automobiler Megatrends beschleunigen?
Die Digitalisierung ermöglicht uns, Hologramm-Technologien, die auf optischen Gittern basieren und aus der Raumfahrt stammen, massentauglich zu machen. Mikrooptiken schaffen mehr Designfreiheit für disruptive Lösungen und neuartige Anwendungen, mit denen wir die automobilen Trends von morgen entscheidend mitgestalten können.
Wie unterscheidet sich die Technologie von bisherigen Hologramm-Technologien, die bereits im Einsatz sind?
Vor allem reduzieren wir den Bauraum von Augmented-Reality-Headup-Displays, transparenten Displays und holografischen Human-Machine-Interfaces drastisch. Damit können wir sie als Sicherheitsfeature in nahezu jede Fahrzeugklasse bringen. Bisher waren wir auf die Anforderungen und Stückzahlen des Raumfahrt-Bereichs ausgelegt, zum Beispiel für Weltraummissionen von ESA und NASA.
Die Hologramm-Technologie eröffnet ganz neue Dimensionen für das Fahrzeugdesign. Rückleuchten, bespielbare Seiten- und Heckscheiben mit Farben, Warnsymbolen oder Emojis lassen sich vollkommen individuell gestalten. Auch eingespielte Informationen zu Sehenswürdigkeiten, Restaurants oder Events sind möglich – bis hin zum Abspielen von Videos.
Was bedeuten holografische Technologien in dieser Form für die Automobilindustrie?
Holografische Technologien können ein komplettes Sichtfeld als virtuelles Bild in die Scheibe projizieren. Das macht das Autofahren sicherer, komfortabler und interaktiver. Der Fahrer kann sich auf die Straße konzentrieren und erhält alle relevanten Angaben ins Sichtfeld eingeblendet. Dabei ist die Technologie für den Einsatz als Function-on-Demand geeignet, eine Vertriebsstrategie für Fahrzeugindividualisierungen.
Welche Herausforderungen stellen sich bei der Industrialisierung und wann ist die Technologie für den Endkonsumenten verfügbar?
Der entscheidende Unterschied ist die einzigartige Replikationstechnologie von ZEISS. Wir beherrschen die gesamte Prozesskette vom Design mikrooptischer Strukturen bis hin zur Replikation für die Großserienfertigung und können erstmals ein Master-Hologramm in großen Stückzahlen vervielfältigen – vergleichbar etwa mit der Erfindung des Buchdrucks, der die Verbreitung von Schriften in großer Zahl ermöglichte. Der Einsatz für die Luftfahrt ist in der finalen Testphase. Im Automobilsektor werden wir die Technologie in den kommenden drei bis fünf Jahren zum Einsatz bringen.
