Alles im Lot: der verzerrungsfreie Weitwinkel-Rückspiegel
Der Mathematiker Andrew Hicks hat einen Rückspiegel entwickelt, der 45 Grad der Szenerie erfasst und dabei kaum verzerrt. Das erfordert einen komplizierten Algorithmus und ausgefeilte Fertigungstechnik
- Gernot Goppelt
Philadelphia, 8. Juni 2012 – Wer schon einmal in den USA einen Pkw gefahren hat, kennt diesen Aufkleber im Rückspiegel: „Objects in mirror are closer than they appear“ (Oops, die sind näher als du glaubst). Im Land der hochprozentigen Produkthaftungsklagen sind solche Kennzeichnungen notwendig, weil Instruktions- und Konstruktionsfehler höchst unangenehme rechtliche und finanzielle Folgen haben können. Konvexe Spiegel lassen aber nicht nur „Objekte“ weiter weg erscheinen als sie sind – sie verzerren auch die Szenerie in Form einer tonnenförmigen Verzeichnung.
Wie eine Disco-Kugel
Dem Mathematik-Professor Andrew Hicks war das verzerrte Spiegelbild ein Dorn im Auge, weswegen er nach Wegen suchte, trotz Weitwinkeleffekt wenigstens eine natürlich wirkende Perspektive hinzubekommen. Bei einem üblichen sphärischen Schliff ist dies nicht möglich, sodass der Weg über ein andersartig gekrümmte Spiegeloberfläche führen musste. Das Ziel bestand darin, einerseits den Blickwinkel von normalerweise 15 bis 17 Grad auf 45 Grad zu erweitern und andererseits weitgehend die geraden Linien zu erhalten. Dafür genügte keine gleichmäßig asphärische Oberfläche.
Alles im Lot: der verzerrungsfreie Weitwinkel-Rückspiegel (5 Bilder)
Ein simpler Konkavspiegel würde zu fürchterlichen Verzerrungen führen.
Hicks entwickelte einen Algorithmus, der genau kontrolliert, wie ein Lichtstrahl an jeder Stelle des Spiegels gespiegelt wird. „Stellen Sie sich vor, die Spiegeloberfläche sei aus vielen Kleinen Spiegeln gemacht, die in unterschiedlichen Winkeln stehen, wie bei einer Discokugel. Der Algorithmus manipuliert den Winkel jedes einzelnen Spiegels der angenommenen Discokugel so, dass jeder reflektierte Lichtstrahl dem Fahrer ein erweitertes aber nur wenig verzerrtes Bild des Situation hinter ihm zeigt“. Das Bild der Disco-Kugel dient natürlich nur der Vereinfachung, denn die Oberfläche des Spiegels ist glatt – wenn auch gekrümmt. Ich vermutete zunächst eine feine Mikrostruktur von Mikro-Spiegeln dahinter, doch Prof. Hicks verneint auf meine konkrete Nachfrage: „it (die Spiegeloberfläche) is not faceted or has little flat mirrors". Das ist eine klare Auskunft, auch wenn sie angesichts der geringen Krümmung verblüfft.
Ein hochkomplexer Schliff
Das "Geheimnis" verbirgt sich demnach ausschließlich hinter dem Algorithmus, der die komplexe Krümmung der Oberfläche beschreibt. Für das Prinzip des verzerrungsfreien Weitwinkel-Spiegels hat die Drexel University, Philadelphia, am 15. Mai das US-Patent 8180606 erhalten – unter dem Titel „Wide angle substantially non-distorting mirror“. Es ist der vorläufige Endpunkt einer jahrelangen Entwicklung. Die Universität berichtete schon 2009 darüber, aber auch über eine nicht unwesentliche Herausforderung für die Produktion: Da die Oberfläche nicht einfach gleichmäßig asphärisch geformt ist, sind die Anforderungen an die Fertigungstechnik sehr hoch. Hicks ließ die Spiegel zunächst bei der kanadischen Firma B-Con Engineering herstellen. Dort fertigte man die Spiegel aus Aluminium, dessen Oberfläche man mit Diamanten bearbeitete. Dieser Vorgang dauerte bis zu einem Tag.
In den USA sind konvexe oder teilkonvexe Spiegel nur erlaubt, wenn man sie eindeutig kennzeichnet, weswegen sie nach Einschätzung von Hicks weniger üblich sind als in Europa. Zwar würde auch der nichtverzerrende Weitwinkelspiegel nichts an der Pflicht zur Kennzeichnung ändern. Hicks glaubt aber, dass der erweiterte Sichtbereich ein Sicherheitsvorteil ist und das weniger verzerrte Bild zumindest angenehmer. Ein in Europa bekannter Kompromiss ist ein Planspiegel, der am Rand in einen Konvexspiegel übergeht. Er kann aber prinzipbedingt erheblich weniger Szenerie darstellen als der Hicks-Spiegel. Ob dieser eine Chance hat, ist letztlich auch eine Frage der Fertigungskosten. (ggo)