Grundlage für Bildsensoren sind lichtempfindliche Halbleiter. In der Praxis messen sie in optischen Anwendungen Helligkeitswerte schnell und zuverlässig und ermöglichen damit Bilderkennungsalgorithmen reproduzierbare Ergebnisse. Typische Anwendungen finden sich neben maschinellem Sehen und Gaming-Software nun auch auf dem Automotive-Sektor und in der Medizintechnik-Branche.
In der Medizintechnik kann die Fotosensorik beispielsweise genutzt werden, um Fehler bei der Verarbeitung einer medizinischen Probe zu vermeiden. Die Bildverarbeitung ermöglicht, mit QR oder Barcodes markierte Proben eindeutig zu identifizieren und so dem richtigen Patienten zuzuordnen. Auch Anwenderfehler kann sie teilweise ausgleichen. Die Bilderkennung ersetzt dabei das manuelle optische Ablesen und macht die Messungen einfacher bedienbar, genauer und zuverlässiger, denn diese sind nun reproduzierbar und nicht mehr von der Tagesform des Benutzers oder den Lichtbedingungen zu verschiedenen Tageszeiten abhängig. Letztendlich wird die Diagnose schneller gestellt, die Behandlung kann früher beginnen und ist zielführender.
Die zwei gebräuchlichsten Technologien für Bildsensoren sind CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) und CCD (Charge Coupled Device). Sie messen die Intensität des Lichts mit einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung und ermöglichen so einer nachgeschalteten Bildauswertung die notwendige Erkennung von Mustern. In beiden Sensortypen erzeugt das einfallende Licht in Fotodioden einen seiner Helligkeit entsprechenden Strom. In den einzelnen Bildpunkten lädt dieser Strom einen Kondensator auf, dessen gespeicherte Ladung die Bildinformation darstellt.
Der CCD-Sensor liest die Daten zeilenweise aus. Der CMOS-Sensor hingegen kann jedes Pixel direkt ansprechen und so die einzelnen Pixel unabhängig voneinander oder das komplette Bild auf einmal auslesen. Er bietet auch die integrierte Funktion eines A/D-Wandlers und kann daher direkt digitale Werte ausgeben. Für anspruchsvolle Anwendungen eignen sich CMOS-Sensoren tendenziell besser, da sie mehr Funktionen bieten, eine höhere Auslesegeschwindigkeit haben und sowohl bei hohen als auch bei tiefen Temperaturen zuverlässiger arbeiten sollen.
Bildsensor eignet sich für mobile medizinische Geräte
Der Bildsensor MT9V024 von ON Semiconductor, der über die Framos GmbH, Taufkirchen, vertrieben wird, erfüllt die Anforderungen, die die Medizintechnik stellt. Er wurde ursprünglich für die Automobilbranche entwickelt. Der 1/3 Zoll große CMOS-Sensor kann beispielsweise nahes Infrarot mit einer guten Empfindlichkeit detektieren, was einerseits mehr verwertbare Informationen für die nachgeschaltete Bilderkennung liefert und andererseits eine für Menschen unsichtbare „Beleuchtung“ ermöglicht. Mit seiner geringen Leistungsaufnahme von 0,3 W eignet er sich auch für mobile Geräte: Er wird unter anderem in Blutzuckermessgeräten oder bei der Herzinfarkt-Diagnose auf Basis von Blutanalysen direkt im Sanitätswagen eingesetzt. (su)
