Klare Sicht bei Dunkelheit
Um auch bei schlechten Lichtverhältnissen gut zu sehen, brauchen Menschen technische Hilfsmittel. In ihnen werden optische Elemente eingesetzt, für deren Positionierung Kleinstmotoren gefragt sind, die wenig Einbauplatz benötigen, dabei aber sehr zuverlässig, schnell und präzise arbeiten.

Klare Sicht bei Dunkelheit
Um auch bei schlechten Lichtverhältnissen gut zu sehen, brauchen Menschen technische Hilfsmittel. In ihnen werden optische Elemente eingesetzt, für deren Positionierung Kleinstmotoren gefragt sind, die wenig Einbauplatz benötigen, dabei aber sehr zuverlässig, schnell und präzise arbeiten.
Redaktionelle Bearbeitung: Technik und Wissen
Damit der Mensch im Dunkeln sehen kann, benötigt er technische Unterstützung, zum Beispiel durch einen Restlichtverstärker. Der fängt Restlicht ein, leitet es in eine Elektronenröhre und erzeugt durch beschleunigte Elektronen eine erhöhte Leuchtdichte auf einem Leuchtschirm. So entstehen die charakteristischen grünen Bilder bei Nachtaufnahmen, die oft in Action- und Dokumentarfilmen zu sehen sind.
Solche Nachtsichtgeräte werden auch vom Militär und Polizeikräften verwendet sowie von Jägern, Fotografen und Sicherheitsfachleuten. Sie sind handlich und schränken den Träger nicht in seiner Bewegungsfreiheit ein.
Restlichtverstärker oder Infrarotstrahlung
Restlichtverstärker brauchen aber – wie schon der Name sagt – ein Mindestmass an Lichteinfall. Dafür kann schon das Flimmern der Sterne ausreichen. In stockfinsterer Nacht bei wolkenverhangenem Himmel oder bei einem Feuerwehreinsatz in einem unbeleuchteten, geschlossenen Raum nützt diese Technik jedoch nichts. Hier kommt die wärmeabhängige Infrarotstrahlung ins Spiel. Wärmebildkameras nutzen meist mittleres und langwelliges Infrarotlicht für die bildliche Darstellung von Objekten. Sie sind im Prinzip genau so aufgebaut wie eine digitale Kamera für sichtbares Licht, nur dass ihre lichtempfindlichen Sensoren auf den infraroten Spektralbereich ausgelegt sind.
Das Mikrobolometer beispielsweise ist ein thermischer Sensor, der ein sehr breites Spektrum erfassen kann. In der Wärmebildgebung wird es hauptsächlich zur Detektion von mittlerer und langwelliger Infrarotstrahlung oberhalb von drei Mikrometer Wellenlänge eingesetzt. Auf dem Bild entspricht die «Lichtintensität» dem Temperaturverlauf: Je wärmer das Objekt, desto stärker und deutlicher ist es zu sehen. Solche Bilder können daher auch dazu genutzt werden, die Quellen von Wärmeverlust an Gebäuden zu entdecken.
Neben dem Verfahren, das der normalen Lichtfotografie ähnelt, gibt es weitere physikalische Methoden, um Infrarotstrahlung auszuwerten. Die «thermische» oder IR-Bildgebung erkennt den Temperaturunterschied zwischen dem Hintergrund und Vordergrund eines Objekts und zwischen Bereichen mit unterschiedlichen Temperaturen.
Ein weiteres Verfahren zur Temperaturbestimmung kommt in der Atmosphären- und Weltraumforschung zum Einsatz: Der Quantentopf-Infrarot-Photodetektor, auch bekannt als QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector), besteht aus abwechselnden, sehr dünnen Halbleiterschichten und nutzt einen Quanteneffekt. Die Schichten schränken die quantenmechanischen Zustände ein, die ein Teilchen dort einnehmen kann. Eintreffende Infrarotwellen beeinflussen den Zustand. Daraus lassen sich aussagekräftige, sehr detaillierte Bilder gewinnen.

Ausserdem gibt es Thermografieverfahren, die nicht auf die vorhandene Wärmestrahlung setzen, sondern mit einer aktiven Beleuchtung quasi den Spiess umdrehen: Eine Infrarot-Lichtquelle leuchtet wie ein gewöhnlicher Foto-Scheinwerfer die beobachtete Szenerie aus, die Kamera wird zum Nachtsichtgerät. Dieses Verfahren wird zum Beispiel bei Antiterror-Einsätzen in dunklen Räumen verwendet. Für die Zielpersonen bleibt das Infrarotlicht unsichtbar. Bei Bedarf lassen sich zudem die verschiedenen technische Ansätze miteinander kombinieren, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Durch die Kombination von Restlichtverstärkung, Wärmebildtechnologie und aktiver Beleuchtung beispielsweise werden mehr Bildinformationen generiert, die Auflösung erhöht und die Tiefenschärfe der Bilder verbessert. Eventuelle Störeinflüsse, die sich negativ auf eine der Methoden auswirken könnten, können dann durch andere Methoden kompensiert werden.
Bild: DC-Kleinstmotor mit Edelmetallkommutierung. Solche Motoren eignen sich besonders für die Zoom- und Fokus-Verstellung. (Foto: Faulhaber)
Für jede Aufgabe die passende Antriebslösung
Welche Methode auch angewandt wird, für die Messung und Bildgebung müssen immer elektromagnetische Wellen gesammelt, gebündelt und zu den jeweiligen Empfängern gelenkt werden. Im Prinzip funktioniert das so ähnlich wie beim sichtbaren Licht in der «normalen» Fotografie und es finden die gleichen optischen Elemente Verwendung: Zum Fokussieren und Zoomen werden Linsen verschoben, Blenden eingestellt, Filter in Position gebracht und Verschlüsse betätigt.
Beim bolometrischen Verfahren müssen zudem die Wärme-Pixel in kurzen Abständen neu kalibriert werden, damit Punkte mit gleicher Temperatur im Bild gleich hell erscheinen. Dazu wird bei den meisten Geräten ein schwarzer Shutter automatisch vor den Sensor geschoben, um alle Pixel auf denselben Wert zu justieren. Je schneller dieser Shutter sich bewegt, desto kürzer ist die Totzeit, also die Zeitspanne in der nicht gemessen werden kann.
Für all diese Anwendungen sind Antriebe gefragt, die möglichst effizient arbeiten, kompakt bauen und sich präzise ansteuern lassen. Zudem sollten sie gut in die Anwendung integrierbar sein. Kein Wunder also, dass DC-Kleinstantriebe und kleine Schrittmotoren aus dem Programm des Antriebsspezialisten Faulhaber in Nachtsicht- und thermografischen Geräten weit verbreitet sind.
Für Fokus und Zoom werden beispielsweise häufig DC-Kleinstmotoren der Serien 1516…SR und 1524...SR eingesetzt. Die edelmetallkommutierten DC-Motoren mit lediglich 15 mm Durchmesser und 16 bzw. 24 mm Länge arbeiten rastmomentfrei, liefern ein Drehmoment von 0,9 bzw. 2,8 mNm bei einem sehr geringen Stromverbrauch und sind obendrein dank der hohen Leistungsdichte mit einem Gewicht von nur 13 und 18 g auch noch ausgesprochen leicht. Selbst wenn Antriebe in extrem klein dimensionierten Mikro-Objektiven Platz finden sollen, gibt es passende Motoren. Hier lassen sich DC-Kleinstmotoren mit Durchmessern von lediglich 10 oder 13 mm integrieren, die ebenfalls durch ihre hohe Leistungsdichte überzeugen.

Bild: DC-Kleinstmotor mit Edelmetallkommutierung. Solche Motoren eignen sich besonders für die Zoom- und Fokus-Verstellung. (Foto: Faulhaber)
Für jede Aufgabe die passende Antriebslösung
Welche Methode auch angewandt wird, für die Messung und Bildgebung müssen immer elektromagnetische Wellen gesammelt, gebündelt und zu den jeweiligen Empfängern gelenkt werden. Im Prinzip funktioniert das so ähnlich wie beim sichtbaren Licht in der «normalen» Fotografie und es finden die gleichen optischen Elemente Verwendung: Zum Fokussieren und Zoomen werden Linsen verschoben, Blenden eingestellt, Filter in Position gebracht und Verschlüsse betätigt.
Beim bolometrischen Verfahren müssen zudem die Wärme-Pixel in kurzen Abständen neu kalibriert werden, damit Punkte mit gleicher Temperatur im Bild gleich hell erscheinen. Dazu wird bei den meisten Geräten ein schwarzer Shutter automatisch vor den Sensor geschoben, um alle Pixel auf denselben Wert zu justieren. Je schneller dieser Shutter sich bewegt, desto kürzer ist die Totzeit, also die Zeitspanne in der nicht gemessen werden kann.
Für all diese Anwendungen sind Antriebe gefragt, die möglichst effizient arbeiten, kompakt bauen und sich präzise ansteuern lassen. Zudem sollten sie gut in die Anwendung integrierbar sein. Kein Wunder also, dass DC-Kleinstantriebe und kleine Schrittmotoren aus dem Programm des Antriebsspezialisten Faulhaber in Nachtsicht- und thermografischen Geräten weit verbreitet sind.
Für Fokus und Zoom werden beispielsweise häufig DC-Kleinstmotoren der Serien 1516…SR und 1524...SR eingesetzt. Die edelmetallkommutierten DC-Motoren mit lediglich 15 mm Durchmesser und 16 bzw. 24 mm Länge arbeiten rastmomentfrei, liefern ein Drehmoment von 0,9 bzw. 2,8 mNm bei einem sehr geringen Stromverbrauch und sind obendrein dank der hohen Leistungsdichte mit einem Gewicht von nur 13 und 18 g auch noch ausgesprochen leicht. Selbst wenn Antriebe in extrem klein dimensionierten Mikro-Objektiven Platz finden sollen, gibt es passende Motoren. Hier lassen sich DC-Kleinstmotoren mit Durchmessern von lediglich 10 oder 13 mm integrieren, die ebenfalls durch ihre hohe Leistungsdichte überzeugen.
Bild: Schrittmotor in Zweiphasen-Permanentmagnet-Technologie. Ein typischer Einsatzbereich ist die Bewegung von Filtern und Shuttern in optischen Thermografiegeräten. (Foto: Faulhaber)
Für jede Aufgabe die passende Antriebslösung
Welche Methode auch angewandt wird, für die Messung und Bildgebung müssen immer elektromagnetische Wellen gesammelt, gebündelt und zu den jeweiligen Empfängern gelenkt werden. Im Prinzip funktioniert das so ähnlich wie beim sichtbaren Licht in der «normalen» Fotografie und es finden die gleichen optischen Elemente Verwendung: Zum Fokussieren und Zoomen werden Linsen verschoben, Blenden eingestellt, Filter in Position gebracht und Verschlüsse betätigt.
Für die Bewegung von Filtern und Shuttern oder Blenden bieten sich oft Schrittmotoren an, z.B. der Typ AM1020 in Verbindung mit einer integrierten Spindel. Der Zweiphasen-Scheibenmagnet-Schrittmotor ist bei einem Durchmesser von 10 mm lediglich 15,9 mm lang und liefert pro Umdrehung 20 Schritte. Die Schrittmotoren zeichnen sich durch ein hohes Haltemoment und eine hohe Leistungsdichte bei geringem Stromverbrauch aus. Auch ohne Stromversorgung können sie ihre Position halten, was sie für den Einsatz in batteriebetriebenen Anwendungen prädestiniert.
Darüber hinaus finden sich im umfangreichen Produktprogramm viele weitere Motoren, die sich für den Einsatz in optischen Geräten eignen und das einschliesslich passender Getriebe, Encoder und weiterem Zubehör. Für praktisch jede Anwendung lässt sich deshalb eine geeignete Lösung finden.
-- Ende --

Bild: Schrittmotor in Zweiphasen-Permanentmagnet-Technologie. Ein typischer Einsatzbereich ist die Bewegung von Filtern und Shuttern in optischen Thermografiegeräten. (Foto: Faulhaber)
Für jede Aufgabe die passende Antriebslösung
Welche Methode auch angewandt wird, für die Messung und Bildgebung müssen immer elektromagnetische Wellen gesammelt, gebündelt und zu den jeweiligen Empfängern gelenkt werden. Im Prinzip funktioniert das so ähnlich wie beim sichtbaren Licht in der «normalen» Fotografie und es finden die gleichen optischen Elemente Verwendung: Zum Fokussieren und Zoomen werden Linsen verschoben, Blenden eingestellt, Filter in Position gebracht und Verschlüsse betätigt.
Für die Bewegung von Filtern und Shuttern oder Blenden bieten sich oft Schrittmotoren an, z.B. der Typ AM1020 in Verbindung mit einer integrierten Spindel. Der Zweiphasen-Scheibenmagnet-Schrittmotor ist bei einem Durchmesser von 10 mm lediglich 15,9 mm lang und liefert pro Umdrehung 20 Schritte. Die Schrittmotoren zeichnen sich durch ein hohes Haltemoment und eine hohe Leistungsdichte bei geringem Stromverbrauch aus. Auch ohne Stromversorgung können sie ihre Position halten, was sie für den Einsatz in batteriebetriebenen Anwendungen prädestiniert.
Darüber hinaus finden sich im umfangreichen Produktprogramm viele weitere Motoren, die sich für den Einsatz in optischen Geräten eignen und das einschliesslich passender Getriebe, Encoder und weiterem Zubehör. Für praktisch jede Anwendung lässt sich deshalb eine geeignete Lösung finden.
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Textquelle: Faulhaber
Bildquelle: Faulhaber / Depositphoto (Stock)
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