Infrarotlicht und Infrarot-LED's

Bei etlichen Dashcams werden IR-LEDs verbaut und damit geworben, dass mit ihrer Hilfe die Aufnahmen bei Nacht erheblich verbessert werden. So kann man manchmal lesen:

Zitat

◎Zusatz-IR-Beleuchtung für Nachtaufnahmen im näheren Umgebung.

oder

Zitat

xx Infrarot-LEDs für perfekte Nachtsicht im Nahbereich (schwarz-weiß)

Grundlagen

Licht ist eine elektromagnetische Strahlung. Diese Strahlung wird meist als Wellenlänge angegeben. Eine Angabe als Frequenz ist ebenfalls möglich. Das sichtbare Licht umfasst in etwa den Bereich von 380 nm bis 780 nm. In den Grenzbereichen nimmt die Empfindlichkeit des Auges ab. Deshalb findet man auch Quellen, bei denen als obere Grenze nur 720 nm angegeben wird. Nach unten schliesst sich die Ultraviolettstrahlung (von 10 nm bis 380 nm, umgangssprachlich auch Schwarzlicht genannt) und nach oben die Nahe Infrarotstrahlung (NIR von 780 nm bis 1400 nm) an. Die Infrarotstrahlung bis 1000 nm wird auch als fotografisches Infrarot (Colorinfrarot) bezeichnet, da es von Fotofilmen aufgenommen wird.

Die Sensoren der Digitalkameras sind nicht nur für das sichtbare Licht, sondern auch das Ultraviolett- und das Infrarotlicht empfindlich. Da Infrarotlicht zum Beispiel die Schärfe des Bildes verschlechtert, wird es bei vielen Sensoren gefiltert. Dazu wird ein Tiefpassfilter eingesetzt. Dieses enthält unter anderem eine IR-Reflektions- sowie eine IR Absorptionsschicht und beeinflusst die Bildschärfe und den Weißabgleich. Je nach Filter kann man Bilder mit sichtbarem und/oder infrarotem Licht aufnehmen. Infrarotbilder müssen nachbearbeitet werden. Infrarote Schwarzweißbilder werden meist nur farbentsättigt und können dann zum Aufhellen von normalen sichtbaren Bildern verwendet werden. Bei Infraroten Farbbildern müssen zumindest noch die Farbkanäle Rot und Blau getauscht werden. Dann könnte man sie zum Beispiel zur Erstellung von HDR/WD-Bilder verwenden.

Nimmt die Kamera Infrarotlicht wahr?

Das Licht der IR-LEDs ist für das menschliche Auge nicht sichtbar. Um zu sehen ob die IR-LEDs funktionieren und der Sensor Infrarotlicht wahrnimmt, wird ein kleiner Test vorgenommen. Die Kamera wird eingeschaltet und so vor einen Spiegel gehalten, das die IR-LEDs im Display der Kamera zu sehen sind. Dann sollten leuchtende IR-LEDs zu sehen sein. Wie in Blick 1 zu sehen, funktionieren die IR-LEDs und die Kamera kann sie sehen.

Unabhängig davon, ob eine Kamera über IR-LEDs verfügt oder nicht, kann man den Test mit einer Fernbedienung (zum Beispiel für einen Fernseher) durchführen. Hier der Test für die LK47LN-D "Mutter" (192 * 112) und die Prestigio Roadrunner 530A5 (128 * 72):

Wie gut sieht man mit den IR-LEDs?

Da ich Nachts im Auto keine Unterschiede feststellen konnte, bewege ich die Kamera durch einen Raum (fensterloses Gäste-WC). Bei einem Winkel von etwa 30° zum Lot auf die Wand ist eine Steckdose in 20 cm Entfernung gerade noch erkennbar (Bild 2). Sieht man lotrecht auf die gleiche Steckdose erhöht sich die Enfernung auf etwa 50 cm (Bild 3). Da kann man eventuell mit den Einstellungen für den Weißabgleich und die Belichtungskorrektur etwas bessere Ergebnisse erzielen. Da die Prestigio Roadrunner 530A5 keine eigenen IR-LEDs hab ich beide Kameras nebeneinander gehalten. Das Ergebnis der 530A3 sieht man in Bild 4.

Gibt es Alternativen zu den schwachen IR-LEDs in den Dashcams?

BOSCH und verschiedene Fahrzeughersteller entwickeln seit Jahren aktive Infrarot (NIR) Systeme unter dem Namen Night Vision, welche IR-Scheinwerfer in die Hauptscheinwerfer integriert haben. Die Kamera ist im Bereich des Innenspiegels angebracht und auf einem Moinitor wird ein Schwarzweißbild angezeigt. Die Reich-(Sicht)weite liegt bei etwa 150 m. Im Autolichtblog wurde Anfang 2012 ein Osram LED-Scheinwerfer mit High Power IR-LED vorgestellt.

Fazit

Eine nennenswerte Verbesserung der Nachtaufnahmen mit Hilfe der IR-LEDs erscheint wegen ihrer geringen Leistung nicht wahrscheinlich. Jedoch kann die Bildqualität mit Hilfe des Infrarotlichtes verbessert werden, da auch Autolampen UV- und IR-Strahlung aussenden (Da moderne Scheinwerfer aus Polycarbonat bestehen, gibt es Lampen mit UV-Filter). Moderne Nachtsichtgeräte verwenden zunehmend Millimeterwellen (das Infrarotlicht von ~ 1 bis ~ 10 mm), womit man auch durch dünne Wände sehen kann (Stichwort Nacktscanner).

Oft wird die schlechte Qualität von Nachtaufnahmen beklagt. Aber wie gut sollen, müssen oder dürfen diese Aufnahmen sein?

Meine erste Kamera - eine NavGear - liefert nachts nur schlechte Bilder. Die Prestigio Roadrunner und die Hamburg_LK Mutter liefern - insbesondere wenn auch Fremdlicht vorhanden ist - vernünftige Bilder. Man hat aber dennoch das Verlangen nach noch besseren Bildern. Zu Problemen könnte es jedoch kommen, wenn die Kamera bei einen Nachtunfall mehr gesehen hat als der Fahrer. Dann könnte der Betrachter den Fahrer fragen, warum hast Du das nicht gesehen?

Um menschliches Versagen ging es mir oben nicht. Wenn ich einen Fehler gemacht habe, muss ich dafür gerade stehen. Da sind wir uns ja einig.

In manchen Videos, besonders mit großem Weitwinkel aufgenommen, sehen Situationen weniger gefährlich aus als sie sind bzw empfunden werden. Wenn dann bei Nacht die Kamera deutlich mehr sieht als man selbst erkennen kann, könnte mancher Betrachter zu dem Schluss kommen, dass man den Unfall hätte vermeiden können.

Oder bin ich da zu paranoid?

Bei dem Nigthvision von Bosch hat man Infrarotscheinwerfer. Prinzipiell könnte man so etwas mit einer Sichtweite von vielleicht 30 bis 70 m auch in einem Pkw nachrüsten. Zum Beispiel wie Nebelscheinwerfer. Aber ob das sinnvoll ist? Wenn man einen großen Zusatzbildschirm hat, vielleicht?

Das sind so Bedenken, welche aufkommen, wenn man sich mit Leuten unterhält, die bisher nichts mit der Materie zu tun hatten.