光子学在汽车中的应用

公司的夜视系统不断地从周围环境中收集夜视视频图像，并用一套先进的软件算法对超过5000多万个"影像片断"进行检测，并依此向驾驶员发出相应的警报信号。

　　Autoliv公司的夜视系统中采用的远红外相机采用320×240像素的钒氧化物热辐射测量仪，并具有一个锗窗口以保护相机的镜头免受外界的伤害。Klapper说："与第一代相机相比，现在我们已经成功地将镜头的成本降低了30％之多。"

　　德国西门子威迪欧公司还开发了一种工作距离达150米的红外夜视系统，其产生一个经过电子处理的视频图像，用于在汽车中实时显示。该系统具有两种工作方式：一种方式采用近红外系统，在这种方式下，由两个集成到前灯中的红外发射器产生的光，被一个安装在后视镜附近的小型摄像机捕获；另一种方式采用长波红外系统，这种方式需要安装一台相机，用一个工作在6～12μm范围内的传感器来检测来自车辆周围环境的热辐射。一旦检测到人或动物，该系统都会将物体以明亮的形式显示出来。

　　激光点火

　　2009年夏季，福特公司就宣布其正在联合GSI集团和英国利物浦大学为下一代汽车发动机开发激光点火系统。事实上，早在20世纪70年代末，人们就已经开始研究激光点火系统了，当时有很多关于激光点火系统的研究论文已经开始出现在各类汽车技术会议上。

　　因为激光可以分解成多个光束，多个点火点将提高发动机中燃料完全燃烧的机会，从而能减少排放，提高在寒冷和潮湿条件下燃料的燃烧效率。甚至，有一部分激光能量还可以被发射回来，用以提供有关发动机如何运转的信息，从而使空气/燃料混合物的比例自动作出调整，实现更好的燃油利用率。福特公司还表示，其计划通过一根光缆提供激光火花，这会比火花塞占用更少的空间，从而能允许使用更大、更高效的发动机气门，实现更加充分的燃料燃烧。

　　2007年，美国国家能源技术实验室的研究人员就已经设计出了一种与内燃机联合在一起的激光点火系统。该系统将1.06μm激光器发出的10ns脉冲，通过火花塞端口聚焦到气缸中来产生点火火花。与传统的单缸、四冲程、火花点火发动机相比，利用激光火花点火系统，不但能降低发动机的排放量，而且还能改善燃料的燃烧利用率。

　　驾驶员辅助系统

　　除了照明和夜视应用，目前还出现了基于光子学技术的驾驶员辅助系统。法国法奥雷集团（Valeo）的路虎以及宝马的BMW-5系列汽车中，均配备了驾驶员辅助系统。整个系统包括5台相机：一个安装在汽车后部的广角相机，用于停车辅助；安装在前保险杠左右两侧的两个相机，用于在车辆进入能见度较差的街道时，辅助驾驶员观察接近车辆的行人或其他物体；另外两个安装在两个侧视镜上的相机，用于直接监视车辆周围的环境。

　　Panomorph技术是加拿大ImmerVision公司获得专利的一项广角镜头技术，该技术能在一个图像视场的特定区域提高了角度分辨率，将感兴趣的目标区域放在图像的中心或边缘（见图3）。还有特定的窗口可供驾驶人员观察情况，另外的一些同步视觉图像可用于路况分析，例如，通过一个智能巡航控制系统，能将防撞系统、盲区查看、行人与道路标志检测以及车道跟踪等诸多应用集成在一起。

　　图3：来自一个Panomorph相机的多个同步非失真图像，可以起到辅助驾驶的作用，例如帮助驾驶员避免碰撞和辅助停车等。

　　ImmerVision公司定制全景应用副总裁Alain Marchildon表示："目前三星公司已经与本公司签订了相关的生产与分销授权协议，并且其第一个Automotive Tier 2将提供一个Panomorph汽车视觉模块。360°全景视觉系统，能够实现新的增强型的全景浏览和传感应用，从而大大减少与碰撞有关的伤亡事件，为驾乘人员提供更加安全的行车环境。"