Alles eine Sache der Einstellung

Bisher war das Kalibrieren der Displays ausschließliche Aufgabe spezieller Kalibrierlabore und mit Aufwand und Kosten verbunden. Mit den neuen Technologien und Produkten zur Farbsensorik stehen erstmals auch Kalibriersysteme zur Verfügung, die Ärzte und Medizintechniker selbst anwenden können. Daraus ergibt sich für die erforderliche Farbmessung der Anspruch, Farben oder Farbtemperaturen exakt zu beurteilen oder zu regeln, wofür wiederum Sensoren mit möglichst exakter Umsetzung der True Color Charakteristik für alle drei Farbkanäle erforderlich sind, wie sie von Mazet GmbH in Jena angeboten werden.

Mit dem Kalibrier-System Mii 2 Mobile Color Analyzer der Premosys GmbH, Wiesbaum, lassen sich beispielsweise Farbe, Intensität und Kontrast von Displays einfach und exakt einstellen. Das System ist für unterschiedliche Displaytypen anwendbar, sei es CCFL, LED oder RGB-Backlight, ob Small oder Wide-Gamut. Es erreicht eine hohe Wiederholgenauigkeit, ist einfach in der Bedienung und erlaubt eine schnelle Kalibrierung des Displays. Die erreichbaren Genauigkeiten liegen in Bereichen, die bisher nur sehr teuren Messsystemen vorbehalten waren. Das System ist in unterschiedlichen Varianten mit USB oder RS232-Schnittstellen verfügbar. Es sind bis zu acht Basiskalibrierungen möglich, dazu kommen 30 individuelle User-Kalibrierungen zur Anpassung an kundenspezifische Displays. Ebenso können Flickermessungen durchgeführt werden. Der integrierte Temperatursensor kompensiert die Erwärmung während der Messung. So wird sichergestellt, dass auch bei längerem Einsatz im höchstempfindlichen Schwarzbereich zuverlässige, konstante Messdaten zur Verfügung stehen. Die integrierte Technik garantiert die Langzeitstabilität der Messergebnisse. Das Messgerät ist individuell kalibriert und kann immer wieder rezertifiziert werden.

Die Farbmessung übernehmen True-Color Farbsensoren. Die halbleiterbasierenden Sensoren mit XYZ-Interferenzfiltern dienen der schnellen und langzeitstabilen Farbdetektion und absoluten Farbmessung nach CIE1931 / DIN5033 Standard. Für diese Sensoren sind in Verbindung mit Weißlicht-LEDs Genauigkeiten im Farbraum möglich, die das Unterscheidungsvermögen des menschlichen Auges für Farbdifferenzen übertreffen. Einen solchen True Color Sensor-IC bietet Mazet in verschiedenen Bauformen (Sensor-IC, Funktionsmodule für unterschiedliche Anwendungen) inklusive einer Kalibrierungslibrary an. Der MTCS ist ein miniaturisierter Farbsensor zur Farbmessung nach dem Dreibereichsverfahren. Er unterscheidet sich im Wesentlichen in seiner spektralen Empfindlichkeit und dem verwendeten Filtermaterial von allen anderen existenten Farbsensoren, die basierend auf einfachen Absorptionsfiltern lediglich eine RGB-Detektion und somit keine direkte Farbmessung nach Normung und mit geforderter Genauigkeit des menschlichen Auges erlauben. Jeder Farbreiz (Farbort), beschrieben durch die Normwertanteile X, Y und Z, kann aus unendlich vielen Kombinationen der spektralen Zusammensetzung angeregt werden. Bei jeweils gleichem Farbreiz gibt es aber entsprechende Unterschiede im emittierten Spektrum. Die Messung der Farborte erfolgt mit den an die menschliche Wahrnehmung angelehnten Normspektralwertfunktionen.

Die für die Beschreibung des Farbortes relevanten Normwertanteile X, Y, und Z ergeben sich aus dem Produkt der emittierten Strahlung und der Normspektralwertfunktionen. Für die Farbmessung von emittierenden Quellen ist es notwendig die Normspektralwertfunktionen möglichst spektral identisch nachzubilden. Je besser dies gelingt, umso genauer ergibt sich auch die Güte der realisierbaren Farbmessung. Je nach Aufgabenstellung erfordert ein Messsystem eine bestimmte Genauigkeit als Messfehler oder verbal beschrieben, die vom geforderten Soll (Idealwert) mehr oder weniger, auch nach einer vorher erfolgten Kalibrierung abweicht. Diese Abweichung wird als Messfehler-Delta, beispielsweise Delta E für die Abweichung im Lab-Diagramm oder Delta u’v’ für den Farbortfehler im Lu’v’-Diagramm, und in der Farbmessung von der Applikation bestimmt. Für das Erreichen der geforderten Genauigkeit sind verschiedene Faktoren wie verwendetes Messprinzip, Sensorgenauigkeit (Absolut- und Wiederholgenauigkeit), Beleuchtung, Kalibrierung und nicht zuletzt die Umgebung des Systems mit Störquellen bestimmend.

Die MTCS-Farbsensoren sind derzeit die einzigen Sensoren, mit denen die skalierten Normspektralwertfunktionen in der bekannten miniaturisierten Bauform umgesetzt wurden. Die Sensorsignale XYZ sind direkt als Farbort im Farbdiagramm interpretierbar. Nach entsprechender Kalibrierung sowie unter normalen Messbedingungen sind Genauigkeiten bei der Messung umsetzbar, die weit unter der Grenze des menschlichen Auges liegen („like human eye“). Somit empfehlen sich die True Colour Sensoren für Anwendungen, bei denen das menschliche Auge als Vergleichsmaßstab die Messgenauigkeit festlegt. Als Grundempfindlichkeit dient in den MTCS-Farbsensoren eine PIN-Diodentechnologie mit optimierter spektraler Empfindlichkeit für den visuell sichtbaren Bereich. Die Kombination aus dieser Basisempfindlichkeit sowie die spezifischen Filterfunktionen der übergeordneten Schichten ergeben die Normspektralwertempfindlichkeiten. Die drei Filter sind jeweils aus spezifischen Schichtdesigns aus hoch- und niederbrechenden Schichten und den damit kombinierten Interferenzwirkungen für verschiedene Wellenlängen umgesetzt.

Die Anwendungen in der Farbmessung mit dem Anspruch, Farben oder Farbtemperaturen zu beurteilen oder zu regeln, erfordern Sensoren mit möglichst exakter Umsetzung der True-Color-Charakteristik für alle drei Farbkanäle. Diese Anforderung im Zusammenspiel mit der Temperatur- und Langzeitstabilität hat das Jenaer Unternehmen in seiner True-Color-Sensor-Baureihe umgesetzt, die wiederum im Einsatz in der neuen Generation an Kalibriersystemen von Premosys das exakte Kalibrieren von Displays in der Medizintechnik ermöglichen.

Matthias Kuhl, Premosys, Wiesbaum Frank Krumbein, Mazet, Jena

Weitere Informationen www.premosys.com www.mazet.de