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Ende einer Ära?

Der analoge Rückspiegel auf dem Weg zum vollelektronischen und digitalen Display-Spiegel

1. Juni 2012, 9:57 Uhr | Oliver Eder

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Fortsetzung des Artikels von Teil 7

Optische Abbildung in elektronische Signale umsetzen

Ein weiteres wichtiges Element ist der opto-elektronische Bildsensor, der die optische Abbildung in elektronische Signale umsetzt und diese dann als digitale Information zur weiteren Verarbeitung der Signalverarbeitungseinheit (MCU, DSP, FPGA) zuführt. Weil sich das digitale System ähnlich wie das menschliche Auge verhalten sollte, muss die spektrale Empfindlichkeit des Sensor-Chips dem des menschlichen Auges (dargestellt als V-Lambda-Kurve) nachgebildet werden. Aus Bild 7 ist ersichtlich, wie sich die Empfindlichkeit des menschlichen Auges über die Wellenlänge verhält. Diese spektrale Empfindlichkeitskurve bilden die optischen Halbleitersensoren mit Hilfe optischer Filter nach. Halbleitermaterialien verhalten sich allein in ihrer spektralen Empfindlichkeit deutlich anders als das menschliche Auge. Deshalb müssen Halbleiter-Bildsensoren über zusätzliche Filterschichten in die richtige Richtung getunt werden.

Da es sich hier um ein digitales System handelt, bei dem die Erfassung und Digitalisierung des Bildinhaltes in äquidistanten Zeitfenstern als Bildwiederholrate durchgeführt wird, unterliegt diese dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem. Dieses Phänomen äußert sich in Form von unstetigen und ruckelnden Bildern, was im Falle von periodischen Vorgängen im Bild, wie es eventuell bei LED-Blaulicht (als Blitz) auftritt, zu negativen Nebeneffekten infolge der Frequenzüberlagerung aus Bildwiederholrate und Blinkrate führt. Ist diese Abtastzeit zu niedrig, kann das Blaulicht im schlimmsten Falle nicht erkannt werden. Hier sind Maßnahmen zu treffen, die in der Lage sind, solche Zustände zu erkennen.

Eine weitere Anforderung an den Bildsensor stellt die zuverlässige Bildtreue in Form des dynamischen Verhaltens bei stark wechselnden Helligkeitssituationen, wie sie beispielsweise bei sommerlichen Tunneleinfahrten auftreten, dar. In einem Moment gleißend hell und möglicherweise mit direkter Sonneneinstrahlung und unmittelbar danach sehr dunkel, ähnlich den Bedingungen in der Nacht, hat der Sensor das Bild ohne Abbildungsverlust zu übertragen. Die Empfindlichkeit des Bildsensors muss sich automatisch an diese Bedingungen anpassen können, ohne durch Regelzeiten eine Totzeit im System zu erzeugen, was automatisch zu Informationsverlusten führen würde.