DE102007043516B4

DE102007043516B4 - Anordnung zum Betrieb eines elektronischen Kameramoduls

Info

Publication number: DE102007043516B4
Application number: DE102007043516.0A
Authority: DE
Inventors: Gerd Lammel; Jürgen Nies
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2021-08-26
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: DE102007043516A1

Abstract

Anordnung zum Betrieb eines elektronischen Kameramoduls (2), dadurch gekennzeichnet, dass in thermischen Kontakt mit dem Kameramodul (2) ein Spannungregelbaustein (3) für die Spannungsversorgung des Kameramoduls (2) angeordnet ist, dessen Eingangspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur (T) des Kameramoduls (2) oder eines Kameraobjektivs (10) veränderbar ist und dessen Verlustleitung über die Eingangsspannung des Spannungregelbausteins (3) steuerbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betrieb eines elektronischen Kameramoduls, vorzugsweise bei einer Kamera mit einem Halbleiterchip als Bildsensor in temperaturkritischen Anwendungsbereichen, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Insbesondere bei Kameras, die im Außenbereich von Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Umfelderkennungssystemen beim Einparken oder im Fahrbetrieb, eingesetzt werden, muss eine gute Betriebssicherheit auch bei besonders hohen oder besonders niedrigen Umgebungstemperaturen eingehalten werden.
Bei den verwendeten Halbleiter-Bildsensoren im Kameramodul sollte somit beim Einsatz im Kraftfahrzeug einerseits die Verlustleistung auf der Kameraplatine bei hohen Temperaturen, zum Beispiel höher als 85°C, geringgehalten werden und andererseits bei niedrigen Temperaturen von kleiner als -10°C eine ausreichende Wärmequelle vorhanden sein.
Es ist für sich gesehen beispielsweise aus der DE 200 11 944 U1 bekannt, dass für den Fall einer zu niedrigen Umgebungstemperatur eine Heizvorrichtung mit elektrischen Heizelementen bei in einer herkömmlichen Kamera im Bereich des Objektivs angeordnet wird.
Aus der DE 693 18 134 T2 ist darüber hinaus bekannt, dass bei einer elektronisch gesteuerten optischen Anordnung, hier mit Laserdioden, bei einer Veränderung der Betriebstemperatur eine entsprechend angepasste Regelung der Betriebsparameter einschließlich der Versorgungsspannung vorgenommen wird um eine optimale Funktion zu gewährleisten.
Aus der US 6831679 B1 ist bekannt eine Videokamera mit einer thermischen Rückkopplungssteuerung der Szenenbeleuchtung zu versehen, so dass die Betriebstemperatur der Videokamera die vorgegebene maximale Betriebstemperatur nicht überschreitet. Aus der DE 10 2004 040 483 A1 ist ein System zum Schätzen einer Linsentemperatur offenbart.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung geht von einer Anordnung zum Betrieb eines elektronischen Kameramoduls aus, bei der erfindungsgemäß ein Spannungsregelbaustein in thermischen Kontakt mit dem Kameramodul angeordnet ist und für die Spannungsversorgung des Kameramoduls sorgt. Die Eingangspannung des Spannungsregelbausteins ist hier in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Kameramoduls veränderbar und dadurch ist die Verlustleitung und darausfolgend der Temperatureintrag des Spannungregelbausteins in das Kameramodul über die Eingangsspannung steuerbar.
Mit der Erfindung ist auf einfache Weise erreicht, dass eine Heizung zum Beispiel des Kameraobjektives vornehmbar ist, die keine zusätzlichen kostenintensive und Bauraum fordernden Bauteile und Leitungen zur Kamera erfordert und dass eine ohnehin entstehende Verlustleistung zum Beheizen der Kamera ausgenutzt werden kann ohne im Falle hoher Umgebungstemperaturen sich schädlich auszuwirken. Wird beispielsweise nur ein herkömmliches Schaltnetzteil eingesetzt, so bleibt zwar bei hohen Umgebungstemperaturen die Verlustleistung in günstiger Weise gering, aber es ist zusätzlich eine Heizung für den Fall sehr niedriger Temperaturen einzubauen.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Spannungsregelbaustein ein LDO-Regler (LDO=Low-Drop-Out) ist, dessen Eingangsspannung beispielsweise über einen Pulsweitenmodulator (PWM) veränderbar ist. Bei einem herkömmlichen Einsatz eines LDO-Regler ohne Veränderung der Eingangsspannung wäre die Verlustleistung bei hohen Temperaturen zu groß, so dass sich hier die Bildqualität des Kameramoduls verschlechtern würde.
Das Kameramodul kann beispielsweise im Außenbereich oder in einem temperaturkritischen Bereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein und die Spannungsversorgung für das Kameramodul kann auf einfache Weise von der Batterie des Kraftfahrzeugs entnommen werden.
Zum Beispiel kann bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeug die Eingangspannung des Spannungsregelbausteins von der Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs im Bereich von 12 V abgeleitet und dann in einem Bereich von ca. 4 V bis 12 V verändert werden. Die Ausgangsspannung für die Spannungsversorgung des Kameramoduls liegt in der Regel im Bereich von ca. 3,3 V bei einem Stromverbrauch von ca. 150 mW. Die Verlustleistung kann dann im Fall einer niedrigen Temperatur (z.B. < -10°C) durch die hohe Spannungsdifferenz von ca. 8,7 V bei ca. 1,3 W liegen und dadurch zur Erwärmung (ggf. zum Auftauen) der Kamera beitragen und im Fall einer hohen Temperatur (z.B. >85°C) durch die geringe Spannungsdifferenz von ca. 0,7 V bei ca. 0,1 W recht niedrig liegen.
Bei hohen Umgebungstemperaturen wird somit der LDO-Regler kurz überhalb seiner Drop-Out-Spannung betrieben, so dass die Wärmeentwicklung sehr gering ist und das Kameramodul fast nicht zusätzlich aufgeheizt wird. Bei einer Batterieversorgung mit einer anderen Batteriespannung, z.B. 24 V, werden die Spannungswerte dann entsprechend angepasst.
Auf einfache Weise kann die Regelung der Eingangspannung des Spannungsregelbausteins in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines Temperatursensors im Bereich des Kameramoduls, bzw. die Steuerung des Eingangssignals des LDO-Reglers, dadurch vorgenommen werden, dass ein von einem Mikroprozessor (µC) in einer Kontrollschaltung (ECU) verarbeitetes Temperatursignals herangezogen wird. Die Ansteuerung kann auf vielfache Weise erfolgen, zum Beispiel direkt über eine Steuerleitung analog oder digital oder über einen Busbefehl.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung eines Kameramoduls in einem Kraftfahrzeug mit einer Spannungsversorgung über die Batterie des Kraftfahrzeugs und mit einem Spannungsreglerbaustein.

Wege zur Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine Kameraplatine 1 gezeigt, die mit einem Kameramodul 2 beispielsweise im Außenbereich eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugs angeordnet ist und beispielsweise in Umfelderkennungssystemen beim Einparken oder im Fahrbetrieb eingesetzt wird.
Die Spannungsversorgung des elektronischen Kameramoduls 2 beträgt in der Regel 3,3V und wird über einen Spannungsregelbaustein 3 bereitgestellt, der hier als sogenannter LDO-Regler (LDO=Low-Drop-Out) ausgeführt ist, dessen Eingangsspannung hier über einen Pulsweitenmodulator 4 (PWM) in einem Bereich von ca. 4V bis 12V veränderbar ist.
Die Eingangspannung ist hier direkt über ein Temperatursignal T mittels einer Steuerleitung 11 oder über einen Steuereingang 5 mit dem PWM-Signal in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur T des Kameramoduls 2 bzw. eines Kameraobjektivs 10 veränderbar, zum Beispiel in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines hier nicht gezeigten Temperatursensors im Bereich des Kameramoduls 2 oder des Kameraobjektivs 10.
Die Steuerung des Eingangssignals kann dabei auch mittels eines von einem Mikroprozessor 6 (µC) in einer Kontrollschaltung 7 (ECU=Electronic-Control-Unit) verarbeiteten Signals vorgenommen werden, die für Steuer- und Regelvorgänge und die Verarbeitung des Ausgangssignals 8 im Kraftfahrzeug ohnehin vorhanden ist und darüber hinaus auch das Temperatursignal T des Kameramoduls 2 oder des Kameraobjektivs 10 separat mit einer Leitung 12 oder über ein einheitliches Bussystem 8, 12 auswertet.
Die Eingangspannung des Spannungsregelbausteins 3 wird hier von der Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs von 12 V abgeleitet, die an der Kontrollschaltung 7 ansteht und in der Regel über einen Spannungswandler 9 in die für elektronische Schaltkreise notwendige Spannungen von 5V und 3,3V heruntergesetzt wird.
Um die erfindungsgemäße Variation der Eingangsspannung des Spannungsregelbausteins 3 zu ermöglichen, wird hier jedoch die Batteriespannung von 12V direkt auf den Pulsweitenmodulator 4 abgezweigt. Der Pulsweitenmodulator 4 erzeugt dann in Abhängigkeit von der Temperatur T des Kameramoduls 2 eine Eingangsspannung für den Spannungsregelbaustein 3 in einem Bereich von ca. 4 V bis 12 V.
Die Ausgangsspannung des Spannungsregelbausteins 3 für die Spannungsversorgung des Kameramoduls 2 liegt auch hier bei 3,3 V bei einem Stromverbrauch von ca. 150 mW. Die Verlustleistung kann dann im Fall einer niedrigen Temperatur T (z.B. < -10°C) am Kameramodul 2 durch die hohe Spannungsdifferenz von ca. 8,7 V (12V-3,3V) bei ca. 1,3 W liegen und dadurch zur Erwärmung (ggf. zum Auftauen) der Kamera beitragen. Im Fall einer hohen Temperatur (z.B. >85°C) wird aber die Verlustleistung durch die geringe Spannungsdifferenz von ca. 0,7 V (4V-3,3V) bei ca. 0,1 W recht niedrig liegen und daher nicht wesentlich zur Erwärmung des Kameramoduls 2 beitragen. Damit ist die Verlustleitung und daraus folgend der Temperatureintrag des Spannungregelbausteins 3 in das Kameramodul 2 über die Eingangsspannung des Spannungsregelbausteins 3 bei dem vorgesehen thermischen Kontakt steuerbar.

Claims

Anordnung zum Betrieb eines elektronischen Kameramoduls (2), dadurch gekennzeichnet, dass in thermischen Kontakt mit dem Kameramodul (2) ein Spannungregelbaustein (3) für die Spannungsversorgung des Kameramoduls (2) angeordnet ist, dessen Eingangspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur (T) des Kameramoduls (2) oder eines Kameraobjektivs (10) veränderbar ist und dessen Verlustleitung über die Eingangsspannung des Spannungregelbausteins (3) steuerbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregelbaustein (3) ein LDO-Regler ist, dessen Eingangsspannung über einen Pulsweitenmodulator (4) veränderbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kameramodul (2) im Außenbereich oder in einem temperaturkritischen Bereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und die Spannungsversorgung für das Kameramodul der Batterie des Kraftfahrzeugs entnommen wird.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangspannung des Spannungsregelbausteins (3) von der Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs abgeleitet ist und in einem vorgegebenen Bereich von einem Minimalwert bis zur Batteriespannung veränderbar ist, wobei die Verlustleistung im Fall einer niedrigen Temperatur durch eine hohe Spannungsdifferenz und im Fall einer hohen Temperatur durch eine geringe Spannungsdifferenz hervorgerufen ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangspannung des Spannungsregelbausteins (3) in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines Temperatursensors im Bereich des Kameramoduls (2) oder des Kameraobjektivs (10) gesteuert ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Eingangssignals mittels eines von einem Mikroprozessor (6) in einer Kontrollschaltung (7) verarbeiteten Signals vornehmbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangspannung des Spannungsregelbausteins (3) von der Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs im Bereich von 12 V abgeleitet ist und in einem Bereich von ca. 4 V bis 12 V veränderbar ist, wobei die Ausgangsspannung für die Spannungsversorgung des Kameramoduls (2) im Bereich von ca. 3,3 V bei einem Stromverbrauch von ca. 150 mW liegt und die Verlustleistung im Fall einer niedrigen Temperatur (T) durch die hohe Spannungsdifferenz von ca. 8,7 V bei ca. 1,3 W und im Fall einer hohen Temperatur durch die geringe Spannungsdifferenz von ca. 0,7 V bei ca. 0,1 W einstellbar ist.