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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:

  1. Es verwandelt zirkulär polarisiertes licht in linear polarisiertes mit um 45° zur optischen
    Achse geneigter Polarisationsebene.
  2. 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

die Bilder 90 bis 92

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.

die Bilder 93 bis 95

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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