Technik Wissen von CANON
Das CANON Handbuch über die Optik von TV-Systemen. Diese Artikel sind mit freundlicher Genehmigung der CANON Deutschland hier übernommen bzw. überarbeitet und ergänzt. Die sauberen und verständlichen Darstellungen und Erklärungen sind aussergewöhnlich detailliert und informativ.
7.2.2. Farbsäume im unscharfen Bild
Dieser Effekt tritt im scharfen Bild nicht auf, führt aber bei räumlichen Motiven, wenn Bildteile zwangsläufig defokussiert sind, zu Farbsäumen an horizontalen Kanten durch vertikalen Farbversatz (Bild er 86-1 und 86-2).
Der Grund dafür liegt - wie bei den dichroitischen Farbrändern - in den unterschiedlichen spektralen Eigenschaften der dichroitischen Schicht bei verschiedenen Einfallswinkeln. Weil die Strahlen a und b die dichroitische Schicht unter verschiedenen Einfallswinkeln treffen, wird Strahl a wegen der Flankenverschiebung (Bild 84) mit größerem Rot- und Strahl b mit größerem Grünanteil durchgelassen.
Bei scharfgestelltem Bild treffen beide Strahlen (mittleres Bild) im gleichen Punkt auf, so daß sich ihre Farbver- schiebungen in der Summe kompensieren.
Bei defokussiertem Bild dagegen erscheint ein Teil des Unschärfescheibchens purpurn und der andere grün. Dieser Effekt läßt sich elektronisch kaum beheben.
7.2.3. Polarisationsbedingte Transmissionsänderungen
Normales Licht kann man sich als eine Mischung von Transversal-Wellen vorstellen, in der ein als "s-Komponente" bezeichneter Teil senkrecht zur Einfallsebene (durch Einfallsstrahl und Lot zur Grenzfläche) und ein als "p-Komponente" bezeichneter Teil parallel zu ihr schwingt.
Natürliches Licht enthält gleich hohe s- und p- Komponentenanteile. Dagegen enthält das von einer glänzenden (elektrisch nicht leitfähigen) Oberfläche reflektierte Licht einen höheren Anteil der s-Kompo- nente, weil diese stärker als die p-Komponente reflektiert wird, und es heißt darum "polarisiert".
Eine dichroitische Schicht hat für s- und p-polari- siertes Licht verschiedene Transmissionskurven (Bild 87). Deshalb verursacht polarisiertes Licht Farb- verschiebungen. Mit einem vor dem Prisma eingesetzten Lambdaviertelplättchen, das die lineare in eine zirkulare Polarisation umwandelt, kann die Farbverschiebung verhindert werden.
Ein als Lambdaviertelplättchen verwendetes Quarzfilter (Bild 88) kann die negativen Folgen der Polarisation fast vollständig aufheben.
Sein Nachteil ist leider der hohe Preis des Filtermaterials.
Lambdaviertelplättchen (k/4-Plättchen oder Viertelwellenlängenplättchen)
Ein Lambdaviertelplättchen (Lambda = X, Symbol für die Wellenlänge) ist ein planparalleles Plättchen aus doppelbrechendem Material (siehe auch Seite 58), dessen Oberfläche parallel zur optischen Achse des Materials verläuft. Es erzeugt einen Gangunterschied von einer viertel Wellenlänge (= X/A) zwischen Strahlen, die parallel zur optischen Achse, und Strahlen, die senkrecht dazu polarisiert sind.
Weil man sich zirkulär polarisiertes Licht als eine Kombination aus zwei zueinander senkrecht polarisierten Komponenten mit einem Gangunterschied von X/A vorstellen kann, hat ein Lambdaviertelplättchen die folgenden Eigenschaften:
- Es verwandelt zirkulär polarisiertes licht in linear polarisiertes mit um 45° zur optischen
Achse geneigter Polarisationsebene. - Es verwandelt linear polarisiertes Licht mit um 45° zur optischen Achse geneigter Polarisationsebene in zirkulär polarisiertes Licht (Bild 89).
Quarz ist doppelbrechend mit verschiedenen Brechnungsindices für den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl. Ist no der Brechungsindex für den ordentlichen Strahl, na der für den außerordentlichen Strahl und d die Dicke einer Quarzplatte, dann ist diese ein Lambdaviertelplättchen für ein X gemäß folgender Gleichung (N = ganze Zahl):
no = 1,5443
(N + VO X = (no- na)d na = 1,5534
(Die griechischen Buchstaben sind noch falsch)
Bild 89 Wirkungsweise eines Lambdaviertelplättchens
7.3 Farbwiedergabe-Genauigkeit
Farbe ist eine subjektiv empfundene Eigenschaft. Um sie quantitativ beschreiben zu können, wird sie in Koordinaten einer Normfarbtafel (CIE1931) ausgedrückt. Wenn l(lamda) die Intensität des von einem Gegenstand ausgehenden Lichts für die Wellenlänge lamda darstellt, ist der Farbort des Gegenstandes in der CIE-Norm- farbtafel (x-y-Koordinatensystem) durch Koordinaten bestimmt.
Die Funktionen sind die in (Bild 90 rechts) dargestellten Normspektralwertkurven, die der spektralen Empfindlichkeit der für Rot, Grün und Blau zuständigen Zäpfchen des menschlichen Auges entsprechen und als Durchschnittswerte aus Messungen mit einer Vielzahl von Testpersonen abgeleitet sind.
In der CIE-Normfarbtafel (Bild 91 rechts) mit diesen x-y-Koordinaten entsprechen gleiche Farbortabstände nicht dem menschlichen Empfinden gleicher Farbunterschiede. Um eine der subjektiven visuellen Empfindung entsprechende Gleichabständigkeit zu erzielen, ist eine Koordinatentransformation -quasi eine perspektivische Verzerrung der Normfarbtafel - erforderlich, als deren Resultat sich die CIE-UCS-Farbtafel (UCS = uniform chromaticity scale) mit den Koordinaten u und v ergibt. Das hier verwendete u-v-Koordinatensystem (Bild 92) ist eine gute Annäherung an die UCS-Farbtafel.
Im u-v-Koordinatensystem haben die nach MacAdam bezeichneten Ellipsen, die Farbbereiche umschließen, innerhalb derer zwei Farben noch als gleichfarbig empfunden werden, annähernd die gleiche Größe.
Bild 94 zeigt als Ergebnis einer Computersimulation die Farborte der Originalfarben eines Objekts und die ihres Bildes auf dem TV-Monitor in u-v-Koordinaten. In dieser Simulation wurde die Objektfarbe so angenommen, wie sie sich bei Beleuchtung mit einer D-Lichtquelle ergibt.
Die Bildfarbe wird im D-Licht so wiedergegeben, als wäre das Motiv mit Licht von 3200 K aufgenommen worden (Bilder 93 und 94).
Mit Hilfe eines linearen Matrix-Schaltkreises in der Kamera kann die Farbwiedergabe ziemlich gut auf die wirklichen Objektfarben abgestimmt werden (Bild 95).
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