Wärmebildoptik Bussard-75 setzt neue Maßstäbe

Wärmebildoptik Bussard-75 – führend seiner Art –

Die Bussard-75 setzt neue Maßstäbe in mehreren Aspekten:
Es ist die weltweit erste Wärmebildoptiken mit 640×480 Pixel und 12µm Pitch, die über eine Detektionsreichweite über 3,5km verfügt und dies mit einer führenden Gewichts-Leistungsrelation. Detektionsreichweiten in dieser Größenordnung waren bis dato nur mit gekühlten MWIR Optiken möglich zudem mit einem 3-5fach höheren Preis.
Entwickelt für den professionellen Anwender, bietet die Bussard-75 Optik unschlagbare Leistungsparameter.

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Mehr Informationen finden Sie hier

Marktübersicht binokularer Optiken mit 12 micron Pitch

Die 12µm Pitch Detektor Technologie ist auf dem Vormarsch und wird die nächsten zwei Jahre den Stand der Technik bestimmen.
Folgend finden Sie einen beschaulichen Überblick über die derzeit “verfügbaren” Produkte.

N-Vision ATLAS
Die N-Vision Atlas Optik wurde auf der IWA als erste binokulare Optik mit 12micron Pitch präsentiert, leider sind keine Preise von dem Produklt Nvision Atlas bekannt und die Optik scheint auch bis dato nicht verfügbar zu sein.

N-Vision Atlas

Nvision-Atlas
Datenblatt .pdf


LIEMKE Bussard-35/-50 bino
Die beiden binokularen Optiken sind seit Juli im Handel verfügbar und scheinen somit die ersten und einzigen verfügbaren Optiken mit 12µm Pitch zu sein.
Ab November 2017 wird die Bussard Optik mit einer 75mm manuell fokusierbaren Objektivlinse verfügbar sein und als erste ungekühlte Wärmebildoptik die Detektionsreichweite von 3,7 km überschreiten.

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Technische Details finden Sie hier:

Ein technischer Vergleich der drei Optiken

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Kaufkriterien einer Wärmebildoptik

Die Anzahl der im Markt verfügbaren Wärmebildoptiken nimmt zu.
Wir empfehlen daher vor einer Kaufentscheidung die folgenden Kriterien zu berücksichtigen:

  1. Auflösung
    Wer Reichweite benötigt und zoomen will, braucht Pixel, mehr desto besser.
  2. Pixel Pitch (Pixelgröße)
    Wer das optimale an Detailschärfe, insbesondere im Zoombereich haben will, benötigt die kleinste verfügbare Pixelgröße, dies sind derzeit 12µm im zivilen Bereich.
  3. Leistungsparameter
    Definieren Sie im Vorfeld für welchen Einsatzzweck Sie die Optik verwenden wollen, hiernach richtet sich die Linsengröße, somit Sehfeld und Bauart.
  4. Wirtschaftlichkeit
    Wer sparen will, sollte in den letzten technischen Stand investieren.
  5. Praxis
    Lassen Sie sich nicht von Kennzahlen oder Forenbeiträgen täuschen, sondern testen und vergleichen Sie Optiken mit Ihren Augen!

 

Marktübersicht handgeführter Wärmebildoptiken 09.2017

Folgend finden Sie eine Marktübersicht relevanter Wärmebildoptiken für den handgeführten Einsatz in monokularer Bauform.

Wärmebild-Marktübersicht-10_2017

Übersicht als .pdf Dokument

Wir erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Die aufgeführten Modelle spiegeln die im Markt meist verwendeten und gehandelten Optiken wieder.
Desweiteren sei angemerkt, dass die Bildqualität (Schärfe, Kontrast, Sensibilität), wahrgenommen vom Betrachter, nicht aus den Kennzahlen abzuleiten ist.
Hier kann nur der Vergleich mit den eigenen Augen Aufschluss geben.

Sollten wir eine Kennzahl nicht korrekt gelistet haben, bitten wir um Nachricht.

Binokulare Wärmebild Zieloptik

Bussard-50 binokulare Zieloptik – Eine Studie

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Verlust der Sinnhaftigkeit ODER eine durchaus sinnige Lösung?
Das ist die Grundsatzfrage dieser Studie.
Wer die Vorteile einer binokularen Optik kennt, insbesondere die hierdurch mögliche stereokopische Wahrnehmung, wird eine Binooptik immer für die Observation bevorzugen.

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Was spricht also degegen, diese Vorteile bei einer Zieloptik zu verwenden?
– Rückstoßgefährungspotential? NEIN
– Eine Verrenkung der Kopfposition? NEIN; bei unserer Bussard-Bino Version können beide
Okulare in der X-Ebene verschoben werden, sodass eine angenehme Anschlagsposition möglich ist.
– Gewicht? NEIN

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Was spricht dafür?
Ein doppeltes erleben des Geschehens und somit eine sichere und womöglich präzisere Ausführung des eigentlichen Zwecks im Vergleich einer monokularen Optik:
Einen weidgerechten Schuss anzutragen.

Antworten auf die Sinnhaftigkeit und Feldtauglichkeit werden wir sicherlich in einer bevorstehenden Testreihe erhalten.

Das Bussard-35 Konzept

„Aus der Zielsetzung heraus eine technisch führende Optik zu erstellen“

Durch unsere langjährige Erfahrung mit unterschiedlichsten Wärmebildoptiken und Herstellern ist 2015 die Entscheidung gefallen eine Optik zu entwickeln, die einen neuen technischen Standard setzt. Faszinierende Bildqualität, intuitive Bedienung, einfache Handhabung und Robustheit waren die maßgeblichen Vorgaben an das Entwicklungsteam.

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Die 640×480 Pixel Auflösung 12µm Pitch VOx Detektorgeneration wird die nächsten zwei Jahre Stand der Technik sein und ist somit für uns die wegweisende Technik und Grundlage für die Bussard Baureihe.

Das Bussard Konzept zeichnet sich aus durch die modulare Bauweise. Der Anwender hat die Möglichkeit die Optik einsatzspezifisch zu konfigurieren. Ob als handgeführte mono-, binokulare oder als waffengestützte Optik (Exportversion TM640-W).
Durch wechselbare Batteriekontainer, kann der Kunde zwischen 4x AA oder 4xCR123 Batterien wählen.

bussard-35-modular

Die Bussard Optik ist ausgelegt für extreme Einsatzbedingungen, Impulsbelastungen und erfüllt Standards nach MIL-STD-810F und -461E. Durch die Verwendung bewährter Komponenten aus dem militärischen Bereich, sowie die kompromisslose Auswahl von Materialien, Fertigungsverfahren (kein Spritzguss) und Lieferanten.
Die Bussard Baureihe ist konzipiert für den behördlichen und professionellen Anwender der eine führende LWIR Optik sucht, die für die nächsten zwei Jahre Stand der Technik ist.

Wir bieten unseren Kunden durch das Bussard Konzept mit der Technologie zu gehen, d.h. die Optiken können mit einer neuen Detektorgeneration neu konfiguriert und auf den zukünftigen Technologiestand gebracht werden.
Nachhaltiges Produktdesign bedeutet für uns bewährte, nicht dem technologischen Verschleiß unterliegende Komponenten wie z.B Gehäuse und hochwertige Okulare, weiter zu  verwenden.
Qualität nach unseren Maßstäben definiert sich über Langlebigkeit, die nicht abhängig ist vom technologischen Werteverfall und auch nicht vom einer im Vorfeld geplanten konstruktiv sowie materialbedingten begrenzten Lebensdauer.
Der Anschaffungspreis ist bestimmt durch Wirtschaftlichkeit. Wir bieten unseren Kunden die Bussard Optik vielseitig einzusetzen und somit eine maximale Einsatzwertsteigerung zu erreichen.
Neben der handgeführten mono-binokularen sowie der Einsatz als reine Wärmebildzieloptik (Exportversion), werden weitere Anwendungsapplikationen folgen, mit denen der Anwender die Bussard Optik vielseitig und noch wirtschaftlicher einsetzen kann.
Stadiametrische Entfernungsmessoptionen oder kundespezifische Menüerweiterungen wie Zielabsehen oder Bewegungsdetektionsfunktion, können und werden wir als Softwareupdate zur Verfügung stellen.

LIEMKE-Bussard-Modellvarianten

Unser Garantieversprechen:
Mit der Bussard Optik erwerben Sie ein hochwertiges Qualitätserzeugnis für das wir eine weltweit gültige Garantie von 8 Jahren für die Gehäusekomponenten und eine Gewährleistungsfrist von 3 Jahren für den Detektor gewähren: Beim Auftreten von Material- und/oder Fertigungsfehlern übernehmen wir für die gesamte Laufzeit der Garantie die Materialkosten, wobei wir uns vorbehalten, das Gerät oder das defekte Teil nach eigenem Ermessen instandzusetzen oder auszutauschen. Während der ersten fünf Jahre übernehmen wir zusätzlich auch die Kosten für die Arbeit. Durch die Garantie wird die gesetzliche Gewährleistungspflicht nicht eingeschränkt. Bei Änderung der Produktpalette behalten wir uns das Recht vor, defekte Optiken zu reparieren oder durch gleichwertige zu ersetzen. Die Garantie gilt nicht bei Reparaturen durch einen nicht von uns durchgeführten Servicedienst und bei Schäden, die durch unsachgemäßen Gebrauch verursacht wurden; ebenso nicht für mittelbare oder unmittelbare Schäden, die durch Defekte am Gerät entstanden sind. Von der Garantie sind Komponenten ausgeschlossen, die einem natürlichen Verschleiß unterliegen, wie Augenmuscheln, Trageriemen, etc.
Sollte eine Bussard Optik, aus welchen Gründen auch immer, einmal nicht einsatzfähig sein, erhält der Kunde innerhalb von 3 Tagen eine Ersatzoptik.

MADE IN GERMANY bedeutet für uns Produktqualität und Kundenservice aus einer kompetenten Hand in Deutschland.

“Lassen Sie sich von Ihren eigenen Augen begeistern”

 

ULIS verkündet die Markteinführung des 12µm Asi Detektors mit 320×240 Pixel

Der Detektorenhersteller ULIS aus Frankreich verkündet die Produktion des neuen Atto320. Das erste Produkt aus der neuen 12µm Pitch Sensoren Familie. Der neue voll digitale Atto320 Sensor mit einer Auflösung von 320×240 Pixel verbraucht weniger als 220mW Strom und verfügt über 60 Hz Bildfrequenz.

ULIS-Atto-320

ULIS believes in constant innovation and is proud to announce its very first 12-micron product, manufactured using its unique 12-micron pixel pitch manufacturing technology,” said Sebastien Tinnes, marketing manager at ULIS. “Atto320 is the first in our next-generation 12-micron product line. It showcases our expertise in developing innovative products for camera makers seeking more compactness and performance attributes that bring greater competitive advantages. This is a major step forward in our ability to fulfill our customers needs in optimizing the cost, compactness and performance of their systems.

ULIS-atto320

Die Verfügbarkeit der 640×480 Pixel Version ist nicht vor 2018 geplant. Die großen ULIS Konsumgüterhersteller vgl. PULSAR/YUKON aus Russland, werden sicherlich auf der IWA 2018 die ersten Prototypen mit dem Atto320 ausstellen.
Das für den Endkunden vorteilhafte Wettrennen der Detektorenhersteller stellt die großen Hersteller von Endgeräten vor zunehmende Problemen. Wer versucht Preisreduktion durch die Abnahme von hohen Stückzahlen zu erreichen, riskiert Ladenhüter durch alte Technik und ist gezwungen durch Preisreduktion “Land zu gewinnen”, dies erleben wir gerade im Markt, gut für den Endkunden. Die Produkthighlighs auf den Messen im Jahre 2018 werden bestimmt von der 12µm Detektor Generation.

ULIS12

Sehe Das Unsichtbare – CCD SWIR CMOS & CO.

Im Zeitalter der Digitalisierung erleben wir auch in der Bildverarbeitung einen raschen Wandel.
Wir geben Ihnen im folgenden Beitrag einen komprimierten Überblick und Vergleich der unterschiedlichen Technologien im Bezug auf die entsprechenden Wellenlängen sowie deren Einsatzschwerpunkt (ohne quantenphysikalische Grundlagen).

1. Die Wellenlängen des Lichtes

Das folgende Schaubild zeigt die Wellenlängen im Bezug zu der jeweiligen Technologie, die es ermöglicht diese Strahlen zu detektieren.

Wellenlänge-des-Lichtes_web

2. Beschreibung der Graphik von links nach rechts:

2.1 Die für uns Menschen sichtbaren Wellenlängen (blauer Bereich)
Strahlen im Bereich von ca. 380 bis 780 nm (0,38 bis 0,78µm) sind mit unseren Augen sichtbar.
Rotwild und Füchse im Vergleich sind in der Lage Wellenlängen oberhalb von 800nm zu erkennen.

2.2 CMOS (CCD) Detektoren (violette Kurve)
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
CCD: (Charged Coupled Device)
Strahlendetektion: ca. 400 – 1.080nm
Trägermaterial: Silizium
Vorteile:
– Erkennen von Laserstrahlen
– Sicht durch Glas bei sehr geringen Lichtvershältnissen (0.005 Lux).
– Farbdarstellung

Funktionsweise:
Nach dem photoelektrischer Effekt, d.h. Atome im Silizium werden durch die Photonen des Lichtes angeregt, dabei werden Elektronen freigesetzt , a) sofort verarbeitet (CMOS) oder  b) gesammelt und dann verarbeitet (CCD) man spricht bei der Verarbeitung vom “Eimerkettenprinzip” s. Film unten. Der grundsätzliche Unterschied beider Technologien liegt also in der Art der Weiterleitung/Verarbeitung der Elektronen.

humaneye_vs_CCD

CCD_vs_eye

CMOS und CCD Sensoren im Vergleich haben Vor- und Nachteile. Genannt sei hier die höhere Lichtempfindlichkeit sowie das geringere Bildrauschen der CCD Sensoren. CMOS Sensoren können kompakter gebaut werden und verbrauchen weniger Strom. Mittlerweile werden in fast allen Smartphones CMOS Sensoren als Kamerachip verbaut. CMOS Detektoren werden schrittweise herkömmliche Restlichtverstärkeroptiken (die Fotokathoden verwenden) ablösen.
Einen anschaulichen Vergleich beider Technologien zeigt der folgende Film:

CMOS-vs.-CCD

2.2 Restlichtverstärkende Optiken (NVG) = grüne Linie
Strahlendetektion:
ca. 600 – 900nm
Vorteile:
Gesichtserkennung, wenig Stromverbrauch
Nachteile:
– Zur optimalen Verwendung wird ein IR Aufheller benötigt
– Begrenzte Lebensdauer der Röhre, ca. 5.000 Std.
– Verwendung nur bei Nacht sinnig

Restlichtverstärker arbeiten nach dem Prinzip der Elektronenbeschleunigung. Photonen treffen auf eine Fotokathode, lösen Elektronen aus, diese werden durch Spannung im Vakuum beschleunigt und auf einem Leuchtschirm durch Fluoreszens (meist grün) dargestellt.

NSG-Prinzip
NVG coyote
Sicht durch einen NVG mit Aufheller

 

2.3 SWIR Detektoren (roter Bereich)
SWIR (Short Wave Infrared)
Strahlendetektion: 900 – 1.700nm
Trägermaterial: meist Indiumgalliumarsenid (InGaAs)
Vorteile:
– Erkennen von Laserstrahlen
– Sicht durch Glas
– Nutzen die Objektstrahlenreflektion aus der Atmosphäre (Airglow)
– Sicht durch Nebel
Nachteile:
– Teuer, keine Farbdarstellung möglich

Funktionsweise:
SWIR Sensoren arbeiten vergleichbar wie CCD/CMOS Detektoren, d.h. verwandeln Photonen in Elektronen, daher auch Quantum Detektoren genannt. Anstelle von Silizium verwenden SWIR Detektoren als “Photonenabsorbtionsschicht” InGaAs oder Mercury Cadmium Telluride (HgCdTe). Bedingt durch die chemische Struktur dieser Materialien vergrößert sich der Wellenlängendetektionsbereich sowie die Empfindlichkeit.
SWIR Detektoren sind aufwendig in der Herstellung, verwenden z.T. Kühleinheiten, werden in einem komplexen Herstellprozeß mit unterschiedlichen Materialien hergestellt und verfügen über eine CMOS Ausleseeinheit, dies macht die Herstellung dieser Detektoren teuer.
Im Vergleich zu MWIR / LWIR Optiken (die abstrahlende Lichtstrahlen vom Betrachtungsobjekt detektieren) erkennen SWIR Optiken die vom Objekt reflektierten sowie absorbierten Lichtstrahlen (Photonen).
SWIR Detektoren ermöglichen das Erkennen von Laserstrahlen, Sicht durch Nebel, Rauch und Glas bei sehr geringen Lichtverhältnissen. Durch den breiten Wellenbereich können NIR Laserpointer (1.06μm), Laser-Zielmarkierer sowie augensichere Laser-Entfernungsmesser (1,55μm) erkannt werden. Eine verdeckte Aufhellung durch 1.55μm Laseraufheller oder LEDs ist möglich und garantiert somit eine Eigendetektierbarkeit NUR mit einer SWIR Kamera oder selbigen Aufhellungsprinzip.
SWIR Detektoren nutzen das “Nachthimmelsleuchten” airglow oder auch sky radiance genannt.
Dies ist ein schwaches Leuchten in höhren Atmosphärenschichten entstanden durch Prozesse in der Ionosphäre, dies ist 5x “heller” als das Reflexionslicht der Sterne.
SWIR Optik können diese Strahlen detektieren, verwenden und nutzen diese als “künstliche Restlichtverstärkung”. Im Gegensatz zu mittelwelliger (MWIR) und langwelliger (LWIR) Infrarotstrahlung, bei denen die Strahlung vom Gegenstand selbt abgestrahl wird (aktiv), ähnelt die kurzwellige Infrarotstrahlung (SWIR) dem sichtbaren Licht, d.h. von dem Gegenstand werden Photonen reflektiert oder absorbiert (passiv).

SWIR Detektoren finden vornehmlich im militärischen und industriellen Einsatz Verwendung (Qualitätskontrolle).
SWIR Derivatapplikationen sind bzw. das “active imaging” Konzept der Firma AIM,
oder laser gated imaging. (s. Fußnote)

SWIR Detektor
SWIR InGaAs Detektor Größe: 45x45x55mm

Swir Detector
Schematischer SWIR Sensor Aufbau

CMOS_SWIR-vgl

SWIR_Nebel
Vgl. Sicht ohne und mit SWIR im Nebel

SWIR_Nacht
  Vgl. Sicht ohne und mit SWIR im Dunkeln

SWIR_Glas
  Vgl. LWIR und SWIR durch Glas

SWIR-vs-visible
Youtube Film: SWIR vs. sichtbares Licht

2.4 MWIR (oranger Bereich)
MWIR (mittelwelliges Infrarot)
Strahlendetektion: 3,7 – 4,8µm
Trägermaterial: Indiumgalliumarsenid (InGaAs) / HgCdTe (Quecksilber-Cadmium-Tellurid)
Vorteile:
– hohe Temperatursensibilität (< 20 mk)
– hohe Reichweite
– hohe Bildschärfe
Nachteile:
– teuer
– Betriebsgeräusch
– “größere” Bauform

Funktionsweise
MWIR Detektoren verwandeln ebenfalls Photonen in Elektronen und arbeiten nach dem inneren Photoeffekt. Hierbei wird ein Elektron aus einer Bindung gelöst indem es ein Photon absorbiert.  Als Absorbtionssubtrat kommt meist InGaAs zum Einsatz.
Diese Detektoren sind aktiv gekühlt, d.h. verfügen über einen Kühlmotor, meist ein Sterlingmotor (in der Startphase deutlich hörbares Geräusch) hierbei wird der Detektor bis zu 120K (-153 C°) gekühlt um die Temperatursensibilität zu erhöhen.
Ein kleinerer Pixel Pitch im Vgl. zu LWIR Detektoren (meist <12 µm) liefert somit ein schärferes und kontrastreicheres Bild.
Bauartbedingt sind diese Optiken sehr teuer und finden Ihre Verwendung meist im militärischen Bereich, Forschung und in Gebäudethermographie.

MWIR-Detector
MWIR Detector mit Sterling Kühlmotor

MWIR Detector
Schematischer Aufbau

MWIR Image
Bild einer MWIR Kamera

2.5 LWIR (pinker Bereich)
LWIR (langwelliges Infrarot)
Strahlendetektion: ca. 8 – 13µm
Trägermaterial: ASi (Amorphes Silizium oder VOx (Vanadiumoxide)
Vorteile:
– preiswert
– kompakte Bauform

Funktionsweise
LWIR Detektoren verwandeln ebenfalls Photonen in Elektronen. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Änderung von Widerstand, Spannung oder Stromstärke.
Die Detektorzelle eines Mikrobolometerarrays besteht aus einer nur wenige Mikrometer dicken, strahlungsempfindlichen Scheibe, welche durch zwei gebogene Kontakte über dem eigentlichen Detektor gehalten wird (so genannte Mikrobridges). Die Scheiben bestehen aus einem Material mit einem stark temperaturabhängigen Widerstand (zum Beispiel Vanadiumoxid). Die einfallende Infrarotstrahlung wird absorbiert und führt zu einer Temperaturerhöhung des Scheibchens, was wiederum den Widerstand ändert. Der gemessene Spannungsabfall wird als Messsignal ausgegeben.

ASi-Detektorzelle
Schematischer ASi LWIR Detektor Aufbau

12-micron-BOSON-vs.-17-micron-ULIS
Größenverhältnis von LWIR Detektoren

640x480-pixel-resolution
Sicht durch eine LWIR Optik mit 12µm Pitch

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Fazit:
Je nach der gewünschten Wellenlängendetektion benötigt man (noch) unterschiedliche Detektoren.
Jede der Technologien hat Ihre Vor- und Nachteile und muss für den jeweiligen Einsatzzweck ausgewählt werden.

CMOS-und-CO-Vergleich

Derzeit laufen Forschungsprojekte bei denen versucht wird kurzwellige UV bis langwellige IR Detektion auf einem Sensorchip zu vereinen (Multispektral / Hyperspektral Detektoren) .

Multispektral-Detektoren

Problematisch wird die Verwendung von nur einer Linse sein, da LWIR/MWIR Strahlen nicht wie z.B. SWIR durch herkömmliches Silikon basierendes Glas emittieren können.
Stichwort Planar Detektoren.
Nach Aussagen des US Herstellers UTC Aerospace Systems / Sensors Unlimited wurde dies bereits umgesetzt, jedoch zu Kosten und Größenverhältnissen, die eine feldtaugliche Lösung nicht ermöglichen.
Warten wir auf den Lösungsansatz der IOSB in Ettlingen.

 

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Active Imaging:
Das ist wie eine Stroboskop-Beleuchtung, nur
– sehr kurze Laser-Lichtblitze in Abständen so, dass das Auge nichts wahrnehmen kann
und nur da beleuchtet wo man auch wirklich hinschaut mit der Kamera (ausgerichteter Laser)
– Kamera-Belichtung damit synchronisiert, d.h. Kamera sammelt nur dann Licht wann Laser an (und schaut genau dahin wo der Laser beleuchtet)

Laser gated imaging:
Hierbei wird mit Hilfe von Laseraufhellern die Reichweite sowie die Bildqualität einer SWIR Kamera optimiert. Entscheidend hierbei ist die Frequenz mit dem der Laseraufheller gepulst ist.
Die eine optimale Abstimmung kann hierbei die Reflextion von Wasserstropfen (Nebel, Dunst) umgangen werden (Berücksichtigung der Wasserstropfen-Eigenschwingung) und somit die Reichweite der SWIR Optik vergrößert werden. Stichwort destruktive Interferenz, hierbei werden die Amplituden der beiden Wellen voneinander subtrahiert. Sind sie gleich, so löschen sie sich gegenseitig aus, vgl. BOSE active noise cancelling.

“To be or not to be seen” ist stets ein Wettlauf zwischen den Anbietern, nutzt aber wenig wenn im Felde der Strom ausgeht..