Integrierte Linsenheizung Außenkamera ohne Sichteinschränkung bei Minustemperaturen

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VIA Optronics Holding AG

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Weniger Energie, mehr Leistung: Eine integrierte Linsenheizung ermöglicht den Einsatz von Kameras in Fahrzeugen auch bei Schnee, Eis und hoher Luftfeuchtigkeit. Ein modernes Energiemanagement erfüllt die aktuellen Nachhaltigkeitsanforderungen.

Kamerasysteme spielen heute in vielen Branchen eine entscheidende Rolle. Das reicht von ADAS in der Automobilindustrie über die industrielle Automatisierung bis hin zur Robotik und Umweltmesstechnik. In rauen Außenumgebungen kann jedoch schon eine dünne Frost- oder Kondensationsschicht eine Kamera unbrauchbar machen. Eine zuverlässigen Sichtbarkeit ist nicht nur eine Frage des Komforts, sondern auch für die Sicherheit und Genauigkeit des Systems entscheidend. Mit einer patentierten und in die Linse integrierte Heiztechnik von VIA optronics soll auch bei Minustemperaturen eine hohe Sichtbarkeit gewährleistet bleiben.

Ein Ansatz zur direkten Erwärmung der Linse

Die meisten Systeme basieren darauf, entweder das gesamte Kameragehäuse zu erwärmen oder eine zusätzliche beheizte Abdeckung vor der Optik zu platzieren. Beides erhöht den Energieverbrauch und führt zu zusätzlichen optischen Schnittstellen. VIA optronics geht bewusst einen anderen Weg: Ein hauchdünnes Heizelement wird direkt in die interne Linsenkonstruktion integriert, sodass die Wärme genau dort bereitsteht, wo sie benötigt wird.

Dieser direkte Ansatz ermöglicht ein besonders schnelles Abtauen der optischen Oberfläche und reduziert gleichzeitig den Energiebedarf auf ein Minimum. Da keine zusätzlichen Deckglas-Lagen erforderlich sind, bleibt die optische Klarheit erhalten. Zudem bleibt die mechanische Grundfläche äußerst kompakt. Das ist ein entscheidender Vorteil für eingebettete Systeme, in denen geringer Platzbedarf und Effizienz gleichermaßen zählen. Eine spezielle Treiberschaltung leitet die Stromversorgung für Sensor und Heizung über ein einziges Koaxialkabel, was die Integration erleichtert und gleichzeitig hohe Zuverlässigkeit gewährleistet.

Präzise Heizung ohne sperrige zusätzliche Bauteile

Die Heizfolie erwärmt das Objektiv knapp über den Taupunkt und verhindert so Beschlag, Vereisung und Kondensation, ohne die Temperatur des gesamten Kameramoduls zu erhöhen. Ergänzt wird dieser Ansatz durch eine speziell entwickelte Treiberschaltung, welche die Stromversorgung selbst bei Spannungsschwankungen stabil hält. Das ist insbesondere für mobile und anspruchsvolle Außenanwendungen entscheidend.

Über die reine Heizfunktion hinaus profitiert das gesamte Kamerasystem von einer intelligenten Temperaturregelung. Eine spezielle Leistungsmodulation sorgt dafür, dass die Heizung nur die tatsächlich benötigte Leistung liefert und so Energieeinsparungen mit konstanter Leistung in Einklang bringt.

Die robuste Auslegung des Moduls mit einem Betriebsbereich von -40 bis 80 °C, Schutzklasse IP69K und ausgewählte robuste Materialien für langfristige Haftung und Widerstandsfähigkeit ermöglicht den Einsatz im Schwerlasttransport, bei Baumaschinen oder landwirtschaftlichen Geräten sowie anderen kritischen Anwendungen.

Verbesserung der Bildverarbeitung

Die hauseigene Kameratechnik verfügt über einen Bare-Die-Bildsensor, der Streulicht senkt und das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert. Im Gegensatz zu CSP- oder BGA-Gehäusen kommt er ohne Abdeckglas auf dem Sensor aus. Das Ergebnis sind eine hohe Signalqualität, schnellere Reaktionszeiten und klarere Bilder. Selbst bei schlechten Lichtverhältnissen oder extremen Temperaturen gibt es keine Einschränkungen.

Für eine optimale optische Leistung setzt der Hersteller auf ein aktives, ausrichtungsorientiertes Design mit vollständiger Sechs-Achsen-Justierung. Mit der aktiven Fokus- und Ausrichtstation sowie des Sechs-Achsen-Manipulators (30 nm pro Schritt) wird die Bildsensorplatine präzise relativ zum Objektiv und zum vorderen Gehäuse positioniert. Auf diese Weise lässt sich die optimale Fokusposition des Bildes auf dem Bildsensor bestimmen.

Daraus ergeben sich mehrere signifikante Vorteile: Das hauseigene System ermöglicht einen flexiblen Wechsel zwischen verschiedenen Kameramodulen und damit einen schnelleren Variantenwechsel. Das Bild wird exakt auf dem Sensor zentriert, und über das gesamte Bild hinweg wird ein optimaler Fokus für maximale Bildqualität erreicht. Gleichzeitig arbeitet das System dadurch energieeffizienter, da Ertragsverluste durch fehlerhafte Ausrichtung von Objektiv und Sensor minimiert werden, während der Durchsatz steigt.

Fazit der integrierten Linsenheizung

Durch die Integration eines hocheffizienten Heizelements direkt in die Linse verbessert sich die Sicht, ohne Abstriche bei der optischen Qualität einzugehen. Die Kombination aus optimierter Linsenheizung, verbesserter Temperaturregelung, Bare-Die-Sensordesign, präzisen Ausrichtungsprozessen und robuster Werkstofftechnik sorgt für eine zuverlässige, scharfe Bildgebung selbst unter extremen Außenbedingungen.

Gleichzeitig erfüllt das Energiemanagement moderne Nachhaltigkeitsanforderungen, während das Gesamtdesign eine konstante Leistungsfähigkeit über Jahre hinweg selbst bei anspruchsvollster Nutzung sicherstellt. Ob Schneestürme, Eisnebel, Hochdruckreiniger oder hohe Luftfeuchtigkeit – die Kameras bleiben betriebsbereit und liefern dauerhaft hochwertige Bilder. (heh)

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* Christopher Tiongson ist Global Product Manager Camera bei VIA optronics.

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