Mehr Fahrkomfort und Sicherheit Wie Spezialkameras und Sensoren im Fahrzeug unterstützen

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Kyocera Fineceramics GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Damit moderne Fahrzeuge ihre Umgebung präzise erkennen können, spiele Sensoren und Kameras eine entscheidende Rolle. Die Kombination aus Kamera, Sensoren und Software erhöhen Fahrkomfort und Sicherheit.

Kameras spielen in modernen Fahrzeugen eine zentrale Rolle. Zwar gibt es Assistenzfunktionen wie ACC (Adaptive Cruise Control), für die idealerweise andere Sensortypen wie Radar oder Lidar eingesetzt werden – doch die Anwendungsfälle für spezialisierte Kameras nehmen stetig zu. Sie umfassen Sicherheitsaspekte wie erkennen von Fußgängern und Radfahrern und deren Markierung im Fahrerdisplay oder Head-up-Display ebenso wie Funktionen für höheren Fahrerkomfort. Beispiele für letztgenannte sind etwa Rückfahrkameras oder 360-Grad-Rundumsichten bei Parkassistenten.

Kyocera bietet spezialisierte Kameras sowie weitere Halbleiter- und Elektronik-Komponenten für Anwendungen in Fahrzeugen an. Zu den angebotenen verbesserten Hardware-Eigenschaften gehört ein optimierter Evaluierungszyklus in enger Abstimmung zwischen Kyocera und dem jeweiligen OEM. Er lässt Kundenfeedback bereits in einer sehr frühen Phase der Produktentwicklung einfließen, was die Zeit von der Konzeption bis zur Markteinführung auf bis zu ein Drittel der vorher üblichen Dauer reduziert.

Spezialisierte Kameramodule für die Automobilindustrie

Die entwickelten Kameramodule für den Einsatz im Auto erfüllen die Anforderungen der Automobilindustrie. Außerdem bieten ihre Optiken und Bildsensoren je nach Anwendungsgebiet sehr hohe Auflösungen. Wie bei jedem Kameratyp hängt die erzielbare Gesamtqualität entscheidend vom Zusammenspiel der optischen Komponenten (Linsensystem), Elektronik-Hardware (Bildsensor) sowie der Software (zum Beispiel Bildverarbeitung oder -erkennung) ab. Um auch in schwierigen Beleuchtungsverhältnissen wie Gegenlicht oder Dämmerung bestmögliche Bildqualität zu liefern, arbeiten die Kameramodule mit sehr hohem Kontrastumfang (High Dynamic Range, HDR). Wo Bewegungsdarstellungen eine Rolle spielen, sorgen hohe Bildwiederholraten für ruckelfreie Anzeigen.

Kyocera entwickelt und produziert alle relevanten Technologien im eigenen Haus. Dies gilt sowohl für die Steuerelektronik als auch für die mechanischen Elemente wie Kameragehäuse und Sensorsysteme, bei denen das Unternehmen wiederum auf das Know-how der Feinkeramik zurückgreift. Auf dieser Basis können alle erforderlichen Hard- und Softwarefunktionen bereitgestellt und kundenspezifisch umgesetzt werden. Das beginnt bei der Belichtungssteuerung oder dem Farbabgleich und reicht bis zur Applikationsunterstützung in der Software. Beispiele sind die Einblendung von Hilfslinien in Einparkassistenzsystemen oder die Objekterkennung in Sicherheitssystemen.

Spezialisierte Kameramodule je nach Anwendung

Je nach Einsatzgebiet bietet das Sortiment speziell zugeschnittene Anwendungen: Zur Streckenbeobachtung dienen Kameramodule, die auf die Überwachung des vor dem Fahrzeug liegenden Bereichs optimiert wurden. Sie können beispielsweise Fußgänger, Fahrräder und andere Verkehrsteilnehmer und Objekte identifizieren und der Fahrzeug-Software so ermöglichen, in Gefahrensituationen Warnhinweise im Fahrer- oder Head-Up-Display einzublenden. Belichtungssteuerung und hoher Kontrastumfang stellen sicher, dass die Erkennungsgenauigkeit und Bildqualität auch bei Gegenlicht, tief stehender Sonne oder anderen ungünstigen Lichtsituationen auf hohem Niveau bleiben.

Für Funktionen eines digitalen Videorekorders (DVR) optimierte Kameras dienen beispielsweise zur Aufzeichnung der Verkehrssituation für eventuelle Unfallanalysen (Dashcam-Funktion) oder zur generellen Überwachung der Fahrzeugumgebung wie bei geparkten Autos. Die entsprechenden Funktionen sind typischerweise mit anderen Sensoren vernetzt, etwa zur Kollisionserkennung oder von Annäherungs- und Erschütterungssensoren bei stehenden Fahrzeugen. Dabei gilt es, die jeweiligen rechtlichen Vorgaben auf unterschiedlichen Zielmärkten zu beachten – dies erfüllt typischerweise die vom OEM selbst entwickelte Fahrzeugsoftware.

Auch das Monitoring des Fahrers spielt in modernen Autos eine zunehmend wichtige Rolle – ist der Fahrer beispielsweise unaufmerksam oder lässt er deutliche Anzeichen von Müdigkeit erkennen, sollte eine entsprechende Warnmeldung erfolgen. Um diese Funktionen mit hoher Erkennungsgenauigkeit umsetzen zu können, ist beispielsweise das Eye Tracking in die Analysesoftware integriert. Dabei wird die Blickrichtung des Fahrers analysiert. Systeme zur Fahrerbeobachtung tragen mittlerweile entscheidend zur Vermeidung riskanter Verkehrssituationen und schlimmstenfalls von Unfällen bei.

Fahrerkomfort und -sicherheit durch Kameras

Eine 360°-Rundumsicht ermöglicht bei fortschrittlichen Einparkassistenten eine übersichtliche Darstellung des gesamten Nahbereichs des Fahrzeugs auf dem Fahrer- oder Zentraldisplay. Die Rundumsicht deckt auch tote Winkel ab und hilft so auch in unübersichtlichen Parksituationen, Auffahrunfälle oder Schlimmeres zu vermeiden. Die Bildgeometrie ist so ausgelegt, dass die Software aus den Einzelbildern der Kameras eine für den Fahrer stimmige und gut erkennbare Gesamtdarstellung zusammensetzen kann.

Die E-Mirror-Kameramodule von Kyocera sind darauf optimiert, konventionelle Rück- und Seitenspiegel zu ersetzen. Bei modernen, aerodynamisch optimierten Karosserien können so tote Winkel verkleinert oder ganz vermieden und die Sicht verbessert werden. Beispielsweise auch dann, wenn Fondpassagiere oder Gepäck das Sichtfeld des Fahrers einschränken. Hinzu kommt, dass die aerodynamisch geformten Kameragehäuse elektronischer Seitenspiegel einen deutlich geringeren Strömungswiderstand aufweisen als herkömmliche Außenspiegel. Die automatische Anpassung des Kamerabildes an die aktuellen Lichtverhältnisse, zum Beispiel bei Tunnelfahrten, kann zudem die Sicht des Fahrers verbessern und Blendungen durch andere Verkehrsteilnehmer verhindern.

Auch die klassischen Rückfahrkameras sind optimiert. Belichtungssteuerung und Bildverarbeitung sorgen für einen hohen Kontrast und sie erkennen Umgebung und Objekte unabhängig vom zur Verfügung stehenden Lichts. Bildgeometrie und Sichtfeld sind für das Zusammenspiel mit der Software verbessert, die bei Parkassistenten Leit- und Begrenzungslinien und andere grafische Hinweise in das Kamerabild einblendet. Die Softwarefunktionen wird auf Wunsch des OEM geliefert. Sie kann weitere Funktionen wie beispielsweise eine KI-basierte Objekterkennung und -klassifizierung enthalten. In diesem Fall werden beispielsweise neben Fahrzeugen auch Personen oder Haustiere im Sichtfeld der Kamera erkannt, woraufhin die Software den Fahrer entsprechend deutlich warnen kann.

Far-Infrarot-Sensoren und Stereo-Kamera in Entwicklung

Kyocera arbeitet außerdem an künftige Produkte und Technologien. Dazu gehören beispielsweise FIR-Sensoren (Far Infrared), deren Markteinführung im Laufe des Jahres 2025 geplant ist. Diese Art von Kamerasensoren nutzt Infrarotstrahlung, um Fußgänger, Hindernisse oder Fahrzeuge in der Ferne zu erkennen – auch bei Dunkelheit oder schlechten Wetterbedingungen. Die Kamera ist kompakt und lässt sich flexibel im Fahrzeug unterbringen. Mögliche Positionen sind im Kühlergrill, in einem Dachmodul oder an jeder anderen beliebigen Stelle der Karosserie. Zum Hardwaremodul gehört in diesem Fall die Erkennungssoftware, die eine Fahrzeug-, Personen- und Objekterkennung auch bei Dunkelheit oder Nebel sicherstellt.

Eine hochauflösende Stereokamera ist ebenfalls bei Kyocera in Entwicklung. Auch sie soll 2025 auf den Markt kommen. Das Stereo-Prinzip ermöglicht es, sowohl Objekte in größerer Entfernung als auch kleinere Objekte im Nahbereich zu erkennen und zu unterscheiden. Damit eignet sich diese Kamera nicht nur für den Einsatz in Autos, sondern kann auch in kompaktere Fortbewegungsmittel wie E-Roller oder Scooter integriert und in autonomen Robotersystemen eingesetzt werden. (heh)

Softwaredefinierte Fahrzeuge

Wird Hardware im Auto bald zur Nebensache?

* Dr. Matthias Neundorf ist Head of Design Center & BIC bei Kyocera Automotive & Industrial Solutions.

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