Auslegung von Projektions-Displays für industrielle Anwendungen:
Optische Parameter abschätzen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Farbanforderungen
In erster Näherung erzeugen Displaysysteme die Farben auf ganz ähnliche Weise, wie das menschliche Sehsystem Farben wahrnimmt. Das menschliche Auge enthält drei Arten von Farbrezeptoren (Zapfen), die jeweils auf unterschiedliche Wellenlängenbereiche ansprechen. Diese Wellenlängenbereiche entsprechen grob den Farben Rot, Grün und Blau. Analog dazu nutzen Projektions-Displays Mischungen aus den Primärfarben Rot, Grün und Blau zur Darstellung eines kompletten Farbspektrums.
Die von einem Display reproduzierte Farbqualität hängt von vielen Faktoren ab. Der Beitrag der Optikeinheit besteht in dem Farbbereich, den sie erzeugen kann, und dieser wiederum hängt von der Sättigung der Primärfarben ab. Mit Lasern kann die höchste Sättigung erzielt werden, gefolgt von LEDs und gefilterten weißen Lichtquellen, beispielsweise Lampen oder weiße LEDs.
Die CIE-Normfarbtafel aus dem Jahr 1976 (Bild 1) dient als Hilfestellung, um die Größe eines Farbbereichs zu visualisieren. In dieser Farbtafel gibt die gebogene äußere Umgrenzung (Spektralfarbenzug) das gesamte Spektrum des sichtbaren monochromatischen Lichts an. Die Punkte innerhalb der so umschlossenen Fläche stellen die Farben dar, die das menschliche Sehsystem wahrnehmen kann.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Standard-Farbbereiche definiert, wie etwa die in Bild 1 eingezeichneten Bereiche Rec. 601 (NTSC) und Rec. 709 (sRGB), die Anhaltspunkte für die relative Größe des Farbbereichs eines Displays liefern. Üblicherweise berechnet man hierzu die Fläche des vom Farbbereich eines Displays (im u’v‘-Bereich) umschlossenen Dreiecks und setzt diese ins Verhältnis zur Dreiecksfläche eines bestimmten Standard-Farbbereichs. Zum Beispiel ist ein Farbbereich, der 70 % des NTSC-Bereichs erreicht, ausreichend für ein Display von annehmbarer Qualität, während ein Farbbereich von 100 % NTSC eine wahrnehmbar bessere Farbqualität aufweist.
Abgesehen vom Farbbereich gibt es weitere Faktoren, die bei der Auswahl einer Lichtquelle berücksichtigt werden müssen. Das sind die Kosten, die Größe und die Leistungsaufnahme sowie die Kompatibilität zur gewählten Displaytechnik.
Technikauswahl
2D-MEMS und LCD/LCoS eignen sich für alle heute verfügbaren Lichtquellen (LED, Laser, Lampen). Mit diesen Techniken lassen sich auch ähnliche Farbbereiche erzeugen. Unterschiede ergeben sich in der optischen Effizienz, die sich mit dem System erzielen lässt. Hierauf wird im Zusammenhang mit der Helligkeit noch eingegangen.
Scanner-Spiegel müssen mit Single-Mode-Lasern beleuchtet werden und können somit einen sehr großen Farbbereich bieten. Allerdings dürfen Sekundäreffekte wie das Speckle-Phänomen und die Kosten der Laser nicht übersehen werden.
- Optische Parameter abschätzen
- Anforderungen an die Auflösung
- Farbanforderungen
- Helligkeitsanforderungen
- Technikauswahl mit Blick auf Helligkeitsanforderungen
- Kontrastanforderungen
- Technikauswahl mit Blick auf Kontrastanforderungen
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