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4.3 Der optische Signalpfad der Kamera 70
Bandbegrenzung der Bildspektren überlagern sich ihre Frequenzbänder und
führen damit auf Aliasing-Fehlern. Das Objektiv besitzt eine Festbrennweite,
in dessen Brennpunkt der Sensor montiert ist. Eine scharfe Abbildung findet
für unendlich weit entfernte Objekte nur im Brennpunkt statt. Aus näheren
Objekten entstehen durch die Unschärfekreise, Abschnitt 3.1.2, unscharfe
Bilder. Die entstandene Bildverfälschung tastet das Pixel-Array mit ab.
Die Pixelgröße verursacht im Zusammenhang mit dem Averaging Sampling
ebenfalls ein ungenaues Bild. Zuerst soll mit Hilfe der Airy-Funktion aus
Abschnitt 3.1.3 eine Aussage über eine notwendige Pixelgröße in Bezug auf
Punktquellen getroffen werden.
Geht man von einer unendlich kleinen Punktquelle im Gegenstandsraum aus,
so entsteht aufgrund der kreisförmigen Aperturöffnung bildseitig das Airy-
Muster aus Abb. 17. Die Intensitätsverteilung des Bildes I(x, y) überschreitet
jede endliche Pixelgrenze, so dass optisches Übersprechen entsteht. Es lässt
sich eine minimale Pixelgröße so definieren, dass nur ein vernachlässigbarer
Teil der Intensitätsverteilung des Bildes über den Rand des Pixel hinaustritt.
Das Berechnungsbeispiel A.3 liefert für eine ideale Punktquelle die minimale
Pixelgröße lx,min = ly,min = 3, 6µm.
Die Modulationsübertragungsfunktionen der Linse MTFLinse(fx, fy) und die
Fourier-Transformierte der Pixelaperturfunktion r Pixel(fx, fy) geben die
Möglichkeit zusammenhängende Objekte zu betrachten.
Der konkrete Vergleich zwischen den Grenzfrequenzen der r Pixel(fx, fy) bzw.
MTFLinse(fx, fy) aus A.4 zeigt, dass die Modulationsverluste der Pixelgeometrie
aus Abb. 41 gegenüber der Linse wesentlich höher sind.
fx,c,Pixel = 3, 846 Lp
mm < fx,c,Linse = 600 Lp
mm
Das verwendete Standard-Sensorobjektiv bildet besser ab als die Pixel abtasten
können. Sein Einsatz ist für diese Kamera ausreichend.
Der Vollständigkeit halber sind hier noch das elektrische Signalübersprechen
zwischen Leitungen und Diffusionseffekte zwischen benachbarten Pixeln aufgeführt.
Sie würden die Modulation weiter verringern, da die zusätzlichen
additiven Signalanteile der Nachbarpixeln den Abtastwert beeinflussen.