Selbstreinigende Kameras und Bildsensoren ULC: Der erste Chip für die Linsenreinigung

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Texas Instruments

Texas Instruments hat eigenen Angaben zufolge den ersten IC mit einem „Ultraschall“-Reinigungsmechanismus entwickelt. Mit dessen Hilfe lassen sich Schmutz, Eis und Wasser auf Kamerasystemen durch Vibrationen schnell und automatisch entfernen.

Bisher mussten Verunreinigungen auf Kameralinsen entweder manuell oder mithilfe mechanischer Vorrichtungen entfernt werden. Das schränkte die Verfügbarkeit des Systems ein und führte auch schon mal zu Fehlfunktionen.

Hier setzt Texas Instruments mit einem neuartigen Chipsatz an: Mit dem „ULC“-Chipsatz (Ultrasonic Lens Cleaning), der aus dem DSP ULC1001 und dem Piezo Transducer Driver DRV2901 besteht, sollen Kameras Kontaminationen erkennen und selbst entfernen können.

Kristall-Vibrationen zur Linsenreinigung nutzen

Die Verschmutzungen werden mithilfe von Vibrationen auf Kristallebene beseitigt. Dazu wird das Eigenschwingungsverhalten von kristallinen Werkstoffen ausgenutzt, das durch ihre molekulare Struktur und Geometrie bestimmt wird und für jeden Werkstoff spezifisch ist.

Führt man von außen Energie zu, verstärken sich bei der Resonanzfrequenz die Amplituden dieser Eigenschwingungen auf mikroskopischer Ebene, sodass sie stark genug sind, um beispielsweise Wasser zu zerstäuben. Hydrophobe und oleophobe Beschichtungen optimieren die Leistung dieser ULC-Systeme.

Kompakte und erschwingliche Lösung für alle Kameratypen

Mit dem Chipsatz steht nun eine kompakte, erschwingliche Lösung zur Verfügung, mit der sich die ULC-Technik in einem breiten Spektrum von Anwendungen und Kameragrößen einsetzen lasse, so das Unternehmen.

Der DSP ULC1001 enthält proprietäre Algorithmen für die automatische Schmutzdetektion und Reinigung sowie zur Temperaturermittlung und Fehlererkennung. Da dies ohne Bildverarbeitung erfolgt, lässt sich die ULC-Technik an verschiedene Kameralinsen anpassen.

Dank der kleinen Abmessungen des Chipsatzes soll es außerdem möglich sein, die Bilderfassung und -verarbeitung in unterschiedlichen Anwendungen aufzuwerten – Applikationen finden sich im Automotive- und Industriesegment.

Der DSP beinhaltet zudem eine PWM, Strom- und Spannungsmessverstärker sowie einen A/D-Wandler. Kombiniert mit dem Piezo Transducer Driver DRV2901 als ergänzendem Verstärker lässt sich die ULC-Technik auf einer Leiterplattenfläche von weniger als 25 mm x 15 mm umsetzen.

Der DSP wird bereits in Serie produziert und ist in einem 4,5 mm x 5 mm großen HotRod-QFN-Gehäuse (Quad Flat No-lead) mit 32 Pins für 6,43 US-Dollar (ab 1.000 Stück) verfügbar. Den Piezo Transducer Driver DRV2901 gibt es für 5,35 US-Dollar (ebenfalls ab 1.000 Stück). Komplett bewickelte Spulen können ebenfalls über die üblichen Kanäle bezogen werden. Das zugehörige Evaluierungsmodul ULC1001-DRV290XEVM gibt es für 249,- US-Dollar.

Saubere Linsen für ADAS und autonome Fahrzeuge

„Schmutz oder Fremdmaterial auf einer Kameralinse sind bei einer Rückfahrkamera einfach nur lästig, werden jedoch zu einem gravierenden Risiko für die Funktion und Sicherheit, wenn das betreffende Fahrzeug zwingend auf exakte und präzise Bild- und Sensordaten angewiesen ist. Das ULC-Konzept von TI nimmt sich auf praktikable und kosteneffektive Weise eines Problems an, das für ADAS-Anwendungen und autonome Fahrzeuge schon bald höchste Relevanz erlangen wird“, betont Edward Sanchez, Senior Analyst, Global Automotive Practice bei TechInsights. (kr)

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