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Stand der Technik
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In Kameras, wie sie z. B. im Automotive-Bereich eingesetzt werden, ist im Allgemeinen hinter dem Kamera-Objektiv ein Bildwandler vorgesehen, der die einfallende Strahlung aufnimmt und ein zweidimensional aufgelöstes Bild liefert. Der Bildwandler ist z. B. im CMOS oder CCD-Technik gefertigt und weist ein Pixel-Array mit mehreren Imager-Pixeln auf, aus denen die Bildsignale für die spätere Bildauswertung und z. B. Darstellung des Bildes auf einer Anzeigeeinrichtung ausgegeben werden. An Pixel-Array ist im Allgemeinen eine Analog-Verarbeitungseinrichtung z. B. zur Filterung und ein Analog-Digital-Wandler vorgesehen, woraufhin nachfolgend eine Digitalverarbeitung und eine Ausgabe an eine externe Steuereinrichtung, z. B. einen Steuerbaustein wie einen Mikrocontroller oder FPGA erfolgen. Diese Steuereinrichtung kann über eine Steuerschnittstelle (Controll-Interface) Bildkontrollparameter einstellen, z. B. die Integrationszeit, den dynamischen Reset-Pegel, Teiladressbereiche, insbesondere sogenannte AOIs, und die A/D-Wandler-Charakteristik.
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Problematisch ist im Allgemeinen die Selbstüberwachung des Bildwandlers bzw. Bildsensors. So kann die externe Steuereinrichtung kaum oder nur schwer erkennen, wenn der Bildwandler defekt ist oder fehlerhafte Bilddaten sendet. Hierbei sind insbesondere derartige Bilddaten als fehlerhaft anzusehen, die nicht den über die Steuerschnittstelle eingestellten Bild-Kontrollparametern oder im Rahmen der Bildwiderholungsrate nicht der Szenerie entsprechen. Um die nicht durch den externen Lichteinfall bewirkten Dunkelströme in den Pixeln zu detektieren, sind zum Teil Dunkel-Pixel (Dark Pixel) vorgesehen, die gegenüber äußerem Lichteinfall abgeschirmt sind, z. B. durch die im Pixel-Array auch zwischen den Imager-Pixeln vorgesehene Metallmaske, und somit lediglich die z. B. durch thermische Anregungen der Photodiode hervorgerufenen Dunkelströme ausgeben. Indem somit die Imager-Pixeln zusammen mit den Dunkel-Pixeln ausgelesen werden, können Dunkelströme erkannt werden und in Abhängigkeit hiervon bereits die Bildkontrollparameter eingestellt werden. Weiterhin ist es bekannt, Registerabfragen und Paritätschecks der übertragenden Daten über die Steuerschnittstelle auszulesen und zu überwachen.
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Diese Kontrollmechanismen bzw. Signalüberwachungen können jedoch insbesondere nicht Fehler bzw. Ungenauigkeiten bei der Verarbeitung der Pixelsignale im analogen Bereich einschließlich der Analog-Digital-Wandlung sowie auch der nachfolgenden Digitalverarbeitung, und ggf. Fehler im Timing bzw. der Synchronisation des Bildwandlers überprüfen.
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Die
JP 2007-288 479 A zeigt einen Bildwandler mit mehreren Pixeln und einem Dummy-Pixel, welcher mit einem Referenzstrom zur Simulation einer Beleuchtungsintensität des Pixels gespeist werden kann.
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Die
US 2006/0 250 513 A1 zeigt einen Bildwandler, welcher Pixel enthält, die von einer Lichteinstrahlung abgeschirmt sind.
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Die
US 2009/0 201 187 A1 zeigt einen Bildwandlung mit einem Referenz-Signal-Generator.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind in dem Pixel-Array zusätzlich zu den Imager-Pixeln Referenz-Pixel vorgesehen, die mit Referenzströmen beaufschlagt werden. Die Referenzströme können insbesondere von Referenz-Stromquellen ausgegeben werden, die parallel zu der in jedem Pixel gebildeten Photodiode mit parasitärer Kapazität geschaltet sind. Somit simulieren die Referenzströme den von der Photodiode ausgegebenen Photostrom, der die parasitäre Kapazität auflädt, die wiederum durch die Pixelarchitektur und Ausleseschaltung ausgelesen wird.
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Anders als an sich bekannte Dunkel-Pixel (Dark Pixel), die erfindungsgemäß insbesondere zusätzlich vorgesehen sein können und lediglich thermisches Rauschen und weiteren Effekten ausgesetzt sind, werden die Referenz-Pixel somit in definierter Weise durch die Referenzströme beaufschlagt, um entsprechende Beleuchtungen bzw. Grauwerte nachzubilden bzw. zu simulieren. Erfindungsgemäß wird somit eine vom Aufwand her sehr einfache Überprüfung ermöglicht, die im Wesentlichen aus einem Abgleich der aufgrund der eingestellten Referenzströme zu erwartenden Soll-Grauwerte mit den in den Bildsignalen der Referenz-Pixek ermittelten Grauwerte hinausläuft.
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Erfindungsgemäß können die mehreren Referenz-Pixel insbesondere mit unterschiedlichen Referenzströmen beaufschlagt werden. Hierbei kann ein zu erwartender Grauwertbereich bzw. Intensitätsbereich zwischen einem Minimalwert, der z. B. dem Dunkelstrom entsprechen kann, und einem maximal zu erwartenden Helligkeitswert variiert werden, wobei dieser Bereich z. B. linear oder logarithmisch durch die unterschiedlichen Referenzstromwerte abgedeckt werden kann.
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Erfindungsgemäß werden somit einige Vorteile erreicht. Es kann der gesamte Signalpfad zwischen den Pixeln des Pixel-Arrays und der nachfolgenden Signal-Verarbeitung in dem Bildwandler überpüft werden, insbesondere auf Durchgängigkeit und Integrität. Es können die bekannten und eingestellten Referenzstromwerte mit den zu erwartenden Grauwerten der im Bildwandler erzeugten Bildsignale verglichen werden. Somit kann eine direkte Überprüfung auf ordnungsgemäße Signalübertragung oder gegebenenfalls Fehler erfolgen.
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Die Referenz-Stromquellen können fest eingestellt oder z. B. durch die externe Steuereinrichtung konfigurierbar sein. Indem die Referenzströme einstellbar sind, kann jeweils ein Testmuster bzw. Referenzmuster geeignet abgeändert werden, z. B. auch in Abhängigkeit des jeweiligen Einsatzes, z. B. auch in Abhängigkeit der zu erwartenden Helligkeitswerte und ggf. Farbwerte. Unter Berücksichtigung der eingestellten Wandlungskelnnlinie kann das von den Referenz-Pixeln ausgegebene Bildsignal mit dem Sollwert verglichen werden. Eine Übereinstimmung der beiden Werte deutet sowohl auf einen intakten Auslesepfad im alanlogen als auch im digitalen Bereich hin, weiterhin auch auf eine Fehlerfreiheit in der Steuerschnittstelle und im Timing beim Ansteueren und Auslesen ds Bildwanders.
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Somit kann auch der gesamte Auslesepfad des Bildwandlers von der externenen Steuereinrichtung überwacht werden, was insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen ohne redundante Sensoren genutzt werden kann.
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Durch die Varianz des Testmusters über der Position seines Einspeisepunktes, d. h. seiner Adresse, und durch die Varianz über den kompletten gültigen bzw. erlaubten Signalbereich können auch Artefakte im Signalpfad entdeckt werden, die aufgrund von thermischer oder mechanischer Verspannung oder elektrisch gesteuerter Signalleitung zu bisher unbemerkten Bildverfälschungen geführt haben.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil liegt auch darin, dass diese Überprüfung durch einen hardwaremäßig geringen Aufwand möglich ist; es ist lediglich die Erweiterung des Pixel-Arrays um einige Pixel, z. B. eine obere und untere Reihe von Referenz-Pixeln, sowie die Ausbildung der Referenzstromquellen erforderlich. Die Pixelsignale der Referenz-Pixel werden nachfolgend zusammen mit den Pixelsignalen der Imager-Pixel und gegebenenfalls der Dunkel-Pixel ausgelesen und verarbeitet, so dass kein weiterer Aufwand auftritt. Bei den heute bereits erreichbaren hohen Integrationsdichten der Pixel-Arrays ist die zusätzliche Ausbildung von ein oder zwei Reihen, bzw. die Verkleinerung des Matrix-Bereichs der Imager-Pixel um ein bis zwei Reihen, in der Regel unproblematisch. Die Referenz-Pixel können insbesondere außerhalb bzw. am Rand des Imagerbereichs vorgesehen sein und stören somit die Bildaufnahme und Bildsignalqualität nicht. Die Referenzstromeinrichtungen sind mit relativ geringem Aufwand ausbildbar und können schaltungstechnisch sehr einfach der durch das Pixel gebildeten Photodiode und deren parasitärer Kapazität parallel geschaltet werden. Die Abschirmung der Referenz-Pixel kann zusammen mit der Abschirmung der Dunkel-Pixel durch die bereits vorhandene Metallschicht erreicht werden.
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Die unterschiedlichen Stromwerte können z. B. digitalseitig über ein ladbares Register mit nachfolgender Digital-Analog-Wandlung erreicht werden, um den zu erwartenden Grauwertbereich des Bildes systematisch abzudecken. Erfindungsgemäß können die Testmustereinspeisestrukturen auf mehrfache Strukturen erweitert werden, wobei Zellstrukturen oberhalb und unterhalb des Arrays sowie für Zeilen- und Spaltenstrukturen getrennt genutzt werden können, um die Datenintegrität im sehr hohen Maße zu überprüfen.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin auch eine Vorrichtung aus dem Bildwandler und der angeschlossenen Steuereinrichtung geschaffen, wobei die Steuereinrichtung die Referenzstromwerte programmieren bzw. einstellen kann; so können z. B. gemäß unterschiedlichen Anforderungen zu erwartende Helligkeitswerte oder auch Spektralwerte besser überprüft werden, oder bei Detektion eines Fehlers weitere Überprüfungen, z. B. in dem relevanten Grauwertbereich, erfolgen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 ein Pixel-Array eines erfindungsgemäßen Bildwandlers gemäß einer Ausführungsform;
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2 einen Bildwandler gemäß einer Ausführungsform;
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3 eine Ausleseschaltung zum Auslesen des Pixel-Arrays;
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4 die Pixelansteuerung aus 3 in vergrößerter Darstellung;
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5 Darstellungen der äquivalenten Grauwerte der unteren und oberen Referenz-Pixelreihen bei einer Ausführungsform;
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6 Diagramme
- a) das Ausgangssignal der Referenz-Pixel einer Zeile in Abhängigkeit der Pixelnummer, zusammen mit zwei analogen Referenzsignalen,
- b) ein Histogramm eines korrekt wandelnden Analog-Digital-Konverters, als Diagramm der Häufigkeit der digitalen Ausgangswerte,
- c) ein entsprechendes Histogramm eines nicht korrekt wandelnden ADCs.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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2 zeigt einen Bildwandler 1, der ein in 1 detaillierter gezeigtes Pixel-Array 2 mit einer Matrixanordnung einzelner Pixel 5, 6, 7 aufweist, hier beispielhaft mit acht Zeilen, d. h. der Zeilenzahl i = 1 bis 8, und sechs Spalten, d. h. j = 1 bis 6. Die gestrichelten Linien sind in 1 lediglich zur Verdeutlichung der einzelnen Pixel-Typen eingesetzt. Die mittleren vier Zeilen, d. h. mit Zeilenzahl i = 3 bis 6, sind als Imager-Pixel 5 für die Erfassung eines Bildes ausgebildet und bilden somit eine 4×6-Untermatrix 2-1 des Pixel-Arrays 2. Oberhalb und unterhalb der Imager-Pixel-Untermatrix 2-1 ist jeweils eine Zeile 2-2 aus sechs Dunkel-Pixeln (Dark Pixel) 6 angeordnet. Die Dunkel-Pixel 6 sind in dem Substrat entsprechend den Imager-Pixeln 5 ausgebildet, wobei sie jedoch „shielded”, d. h. bedeckt sind. Die Imager-Pixel 5 geben Imager-Pixel-Signale S1 aus, die z. B. zeilenweise ausgelesen werden. In 1 ist ein derartiges Imager-Pixel-Signal S1 beispielhaft eingezeichnet. Die Dunkel-Pixel 6 werden ebenfalls zeilenweise ausgelesen und geben Dunkel-Pixel-Signale S2 aus, die bei der Bildverarbeitung zur Auswertung der Imager-Pixel-Signale S1 herangezogen werden, um den Dunkelstrom abzuziehen.
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Erfindungsgemäß sind in dem Pixel-Array 2 weiterhin Referenz-Pixel 7 (Monitor-Pixel) vorgesehen und in zwei Referenz-Pixel-Zeilen 2-3 angeordnet, die gemäß 1 unterhalb der unteren Dunkel-Pixel-Zeile 2-2 und oberhalb der oberen Dunkel-Pixel-Zeile 2-3 angeordnet sind. Die Referenz-Pixel 7 sind hierbei über Stromquellen mit Strom beaufschlagt, wozu in 1 eine obere und eine untere Referenzstromeinrichtung 8a, 8b gezeigt sind, wie mit Bezug zu 4, 5 nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Referenzstromeinrichtungen 8a und 8b bilden hierbei vorzugsweise Gleichstromquellen und führen den einzelnen Referenz-Pixeln 7 jeweils unterschiedliche Referenzstromwerte I-ref zu, vorzugsweise als während eines Auslesevorgangs konstante Gleichstromwerte. Die Zeilen 2-2 und 2-3 können auch vertauscht zueinander angeordnet sein.
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Das Pixel-Array 2 mit sämtlichen Pixeln 5, 6 und 7 wird zunächst einheitlich bzw. mit gleichen Herstellungsbedingungen ausgebildet, wobei die Dunkel-Pixel 6 und Referenz-Pixel 7 bedeckt werden, vorzugsweise mit der Aluminiummaske, die auch die zwischen den Imager-Pixeln 5 verbleibenden Stege 8 bedeckt. Die Imager-Pixel 5 sowie auch die Dunkel-Pixel 6 und Referenz-Pixel 7 werden in gleicher Weise angesteuert und ausgelesen.
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Der Bildwandler 1 weist zusätzlich zu dem Pixel-Array 2 eine Einrichtung 10 zur analogen Datenverarbeitung und AD-Wandlung auf, die die analogen Signale S1, S2 und S3 des Pixel-Arrays 2 aufnimmt, nachfolgend analog verarbeitet, z. B. filtert, und analog-digital-wandelt, so dass sie digitale Signale S4 an eine Einrichtung 12 zur Digitalverarbeitung ausgibt. Weiterhin weist der Bildwandler 1 eine Steuerschnittstelle (control interface) 14 und eine Einrichtung 16 zur Synchronisation und Zeitabstimmung (timing & control) auf, die ein Taktsignal S7 aufnimmt. Die Einrichtung 12 zur Digitalverarbeitung gibt über die Steuerschnittstelle 14 digitale Bildsignale S5 aus, die somit Informationen über die Pixelsignale S1, S2, S3 enthalten. Weiterhin nimmt die Steuerschnittstelle 14 Steuersignale S6 sowie S9, S10 von einer hier nur angedeuteten externen Steuereinrichtung 40 auf, die z. B. ein FPGA oder μC sein kann. Die Steuersignale S6 können über die Steuerschnittstelle 14 sämtlichen Einrichtungen 10, 12, 16 zugeführt werden. Die Einrichtungen 10, 12, 14, 16 bilden somit Auslese – und Verarbeitungsmittel, deren Ordnungsmäßigkeit erfindungsgemäß überprüft wird.
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Die Referenzstromeinrichtungen 8a und 8b versorgen die einzelnen Referenz-Pixel 7 in den Referenz-Pixelzeilen 2-3 jeweils mit unterschiedlichen Stromwerten Iref, wobei die Werte Iref von der Spaltenzahl j abhängen, d. h. die beiden Referenzstromeinrichtungen 8a und 8b stellen jeweils mehrere Referenzstromquellen 8a-j, 8b-j dar, um für die einzelnen Referenz-Pixel 7 mit unterschiedlicher Spaltenzahl j Referenzstromwerte Iref(j) (d. h. Iref in Abhängigkeit von j) auszugeben. In 4 ist der untere Schaltungsbereich als Pixelarchitektur bzw. Ausleseschaltung 26 identisch für sämtliche Pixel 5, 6 und 7 vorgesehen und als solches grundsätzlich bekannt. Jedes Pixel 5, 6 und 7 weist jeweils eine Photodiode 20 zur Aufnahme einfallenden Lichts 21 (z. B. im sichtbaren oder IR-Bereich) auf und eine (parasitäre) Kapazität 22 auf, die im Halbleitermaterial bzw. deren Grenzschichten ausgebildet ist. Die Ansteuerung erfolgt über Transistoren, z. B. MOSFETs 23, 24 und 25. Der Transistor 23 wird über einen Reset-Ansteuersignal Vrst angesteuert, wobei Vrst mit einem positiven Potenzial den Transistor 23 aussteuert, um die parasitäre Kapazität 22 während eines Auslesevorgangs mehrmals zu entladen, d. h. zwischen Masse V0 und das angelegte Potenzial VRT zu schalten. Ein mehrfacher Reset während eines Auslesevorgangs dient dazu, auch höhere Beleuchtungen genauer zu ermitteln, da das Pixel für höhere Beleuchtungen unempfindlicher wird, d. h. die ausgegebene Photospannung für höhere Beleuchtungen bzw. längere Zeitdauern bei gleicher Intensität nur noch schwach zunimmt. Der Transistor 24 dient als Sourcefolger zum Transistor 23 und ist mit seinem Drain an eine Bezugsspannung Vdd angeschlossen. Der Transistor 25 dient als Ausleseverstärker, der von einer Steuerspannung VRead als Auslesesteuerspannung angesteuert wird, so dass entsprechend als Ausgangssignal eine Spannung Vout ausgelesen wird, die das Signal S3 des Referenz-Pixels 7 ausbildet.
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Für jedes Referenz-Pixel 7 ist ergänzend die jeweilige Stromquelle 8a-j, 8b-j parallel zu seiner Photodiode 20 und seiner parasitären Kapazität 22 geschaltet. Somit lädt die für jedes Referenz-Pixel 7 einstellbare Stromquelle 8a-j, 8b-j entsprechend ihrem ausgegebenen Referenzstrom Iref(j) die parasitäre Kapazität 22 auf. Da die Referenz-Pixel 20 abgedeckt sind, fällt kein nennenswertes Licht 21 auf die Photodiode 20, so dass für das obere, linke Referenz-Pixel 7 mit j = 1, das mit Iref = 0 versorgt wird, von der Photodiode 20 allenfalls der Dunkelstrom – wie bei den Dunkel-Pixeln 6 – ausgegeben wird. Somit dient der Referenzstrom Iref der Referenzstromeinrichtungen 8a und 8b als „Ersatz” für einfallendes Licht 21, bzw. als definierter Referenz-Grauwert für eine Referenzstrahlung, um nachfolgend das Übertragungsverhalten bzw. Übertragungsfehler über die Elemente 10, 12, 14, 16 der 3 zu überprüfen. Der ausgegebene Grauwert des Signals S3 des linken oberen Referenz-Pixels 7 mit Iref = 0 sollte somit dem Grauwert der Dunkel-Pixel 6 entsprechen.
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Gemäß 3 können die Stromquellen 8a, 8b von der externen Steuereinrichtung 14 über die Steuerschnittstelle 14 durch die Steuersignale S9, S10 konfiguriert werden, um die jeweiligen Stromwerte für die einzelnen Referenz-Pixel 7 einzustellen. Weiterhin können die Referenzstromeinrichtungen 8a und 8b auch bei der Fertigung fix eingestellt werden und somit für jedes Pixel 7 einer Referenz-Pixelzeile 2-3 feste Stromwerte Iref(j) ausgeben.
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Gemäß 5 können z. B. im oberen Strompixel-Diagramm der oberen Referenz-Pixelreihe 2-3 die Referenzstromwerte Iref nach rechts mit steigender Spaltenzahl j ansteigen, insbesondere inkrementell, z. B. linear oder auch logarithmisch ansteigend, bis der Iref beim letzten Referenz-Pixel 7, d. h. hier j = 6, einen maximalen hohen Lichteinfall entspricht. Die obere und untere Referenz-Pixelreihe 2-3 können jeweils pixelweise mit gleichen Referenz-Stromwerten Iref angesteuert werden. Weiterhin kann gemäß 5 die untere Referenz-Pixelreihe 2-3 bezogen auf die obere Referenz-Pixelreihe 2-3 genau entgegengesetzt eingestellt werden, so dass die eingestellten Referenz-Stromwerte Iref bzw. der äquivalente Grauwert mit steigendem j abfällt, z. B. entsprechend mit linearer Wandlungskennlinie. Somit kann eine einfache spaltenbezogene Addition der analogen Ausgangssignale durchgeführt werden, bei der die analogen Ausgangssignale der beiden Referenz-Pixel 7 mit gleichen Spaltenzahl j jeweils addiert werden, und überprüft werden, ob diese Summe über j konstant ist, wobei Abweichungen leicht festgestellt werden können. Die Auswertung kann z. B. an chip mit einem Addierer und einem Vergleicher oder auch von der externen Steuereinrichtung 40 einfach durchgeführt werden. Entsprechend sind auch andere zweckmäßige Einstellungen der Stromwerte denkbar. So kann bei spaltenbezogener gleicher Ansteuerung, d. h. Ansteuerung mit gleichem Referenzstromwerten, z. B. eine spaltenbezogene Subtraktion durchgeführt werden, bei der die ausgegebenen analogen Referenz-Pixel-Signale S3 der Referenz-Pixel 7 der gleichen Spaltenzahl j subtrahiert werden.
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Erfindungsgemäß können variable, ladbare oder einstellbare Testpettern für die Referenzströme Iref für die einzelnen Referenz-Pixel 7 eingesetzt werden, die somit eine wirksame Überwachung der Sensorfunktion darstellen, und insbesondere an die jeweiligen Umstände adaptiert werden können, z. B. auch in Abhängigkeit einer insgesamt festgestellten einfallenden Intensität, z. B. in Abhängigkeit von Tagesfunktion oder Nachtfunktionen.
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Bei bekannter Einstellung der Referenzströme Iref ist das Ergebnis der Referenz-Pixel 7 vorhersagbar und berechenbar, abhängig von der Einstellung bzw. Adressierung des Auslese- und Ansteuerpfads des Bildwandlers 1, der über die ausgegebenen Signale S1, S2 und S3 und die analog verarbeitende Einrichtung 10 zu der Einrichtung 12 zur Digitalverarbeitung verläuft. Unter Berücksichtigung der über die Steuerschnittstelle 14 eingestellte Wandlungskennlinie kann das Ergebnis der Referenz-Pixel 7 berechnet werden und das tatsächliche Ergebnis mit dem Sollwert verglichen werden. Eine Übereinstimmung der beiden Werte deutet sowohl auf einen intakten Auslesepfad sowohl im analogen als auch im digitalen Bereich hin. Weiterhin auch auf eine Fehlerfreiheit in der Steuerschnittstelle 14 sowie im Timining der Einrichtung 16 zum Ansteuern und Auslesen des Bildwandlers geschlossen werden. Die in 3 und 4 gezeigten Referenzstromeinrichtungen 8a, b können z. B. durch ein Register mit einem angeschlossenen Digital-Analog-Wandler DAC gebildet werden, so dass eine dynamische Veränderung der Referenzwerte durch entsprechendes Laden des Registers möglich ist.
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3 zeigt zusätzlich zu der Pixelarchitektur auch den nachfolgenden Auslesekreis detaillierter: der von dem als Auslese-Transistor 25 ausgegebene Spannungswert Vout wird von einer CDS(correlated double sampling)-Ausleseschaltung 30 ausgelesen und einem Analog-Digital-Wandler 32 zugeführt, der in diesem Beispiel einen Verstärker 32-1, Komparator 32-2 und Buffer 32-3 aufweist, wobei dem Komparator 32-2 weiterhin die von einem Zähler 33 über einen Digital-Analog-Wandler 34 Vergleichsspannung zugeführt wird. Diese zusätzliche Schaltung ist als solche grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Gemäß 6a kann der analoge Referenzstrom Iref entlang der Referenz-Pixelzeile 2-3 von dem minimalen Stromwert, insbesondere nahe dem Dunkelstrom, bis zu einem Photostrom entsprechend der maximal erwarteten Intensität linear steigend eingestellt werden, wobei sich entsprechend anders als bei idealisierten Darstellung der 6a aufgrund der diskreten Anzahl der Pixel ein treppenartiger Verlauf ausbildet. Weiterhin sind erfindungsgemäß in dem Kurvenverlauf auch Wiederholungen möglich, z. B. sägezahnartig aufeinander folgend mehrere lineare Verläufe. Indem somit der gesamte erwartete Intensitätsbereich durch Referenzstromwerte nachgebildet wird, kann das korrekte Verhalten des angeschlossenen Analog-Digital-Wandlers in der Einrichtung 10 getestet werden. Beim Auslesen einer kompletten Referenz-Pixelreihe 2-3 kann jeder zu wandelnde Helligkeitswert simuliert werden. 6b zeigt ein Histogramm der Häufigkeit H des Auftretens digitaler Ausgangswerte d, d. h. vereinfacht dargestellt von d = 0, 1, 2, 3, 4, .... Somit ist bei korrekten Einrichtungen 10, 12, 14, 16 der konstante Verlauf mit H = 1 der 5b zu erwarten. 5c zeigt ein Beispiel eines Histogramms für ein nicht korrekt wandelnden ADC, bei dem zwei digitale Ausgangswerte d1 und d2 fehlen, dafür z. B. der nachfolgende digitale Ausgangswert die doppelte Häufigkeit aufweist; somit wurden z. B. aufgrund eines Fehlers im ADC die digitalen Ausgangswerte d1 und d2 etwas überhöht ausgegeben.
