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Zuverlässige Diagnose

Akkurate Wiedergabe von Displays ist entscheidend für Untersuchung und Therapie
Zuverlässige Diagnose

Dank spezieller Technik können Ärzte und Medizintechniker die Displays ihrer Diagnosegeräte selbst kalibrieren. Für die Farbmessung sind Sensoren mit möglichst exakter Umsetzung der True-Color-Charakteristik für alle drei Kanäle erforderlich. Mit ihnen lassen sich Farben und Farbtemperaturen exakt beurteilen und regeln.

Eine detaillierte und exakte Farbdarstellung sowie ein hohes Kontrastverhältnis sind ein unbedingtes Muss für Displays medizinischer Diagnosegeräte. Gewöhnlich zeigen Monitore nach dem Einschalten nur bunte Farben, die sich mit dem Erwärmen des Monitors entsprechend der Temperaturkurve auch noch verändern.
Um verlässliche Farbangaben über den vollen Betrieb zu gewährleisten, kommen Messsonden wie beispielsweise Monitormessgeräte mit hoher Präzision und Messempfindlichkeit zum Einsatz. Damit lassen sich die Farben schnell und absolut genau korrigieren. Nur stimmige Diagnosen auf Basis so genannter True-Color-Darstellungen dienen dem Patienten und erlauben eine passende Therapie.
Die Parameter für die breite Akzeptanz der Farbkorrektur vor Ort sind geringe Kosten, einfache Bedienung und minimaler Aufwand der Messsonden in der Korrektur. Bisher war das Kalibrieren von Displays ausschließliche Aufgabe spezieller Kalibrierlabore mittels Spektrometer und mit nicht unerheblichem Aufwand und Kosten verbunden.
Parallel dazu gibt es sogenannte Kolorimeter als externe Geräte, die der Displaynutzer als Zubehör mit entsprechender Software für den Kalibrierprozess selbst bedienen kann. Allerdings setzen diese Geräte ein gewisses Know-how und Initialkosten voraus.
Diese Messgeräte unterscheiden sich je nach Technologie in Leistung, Aufwand und Kosten. Die Kosten sind mit integrierten spektralen Messsystemen entsprechend hoch beziehungsweise die Leistung wird ungenauer bei der Verwendung herkömmlicher RGB-Sensoren. Ideal ist eine direkt in die Displays eingebaute Farbkorrektur – quasi als Autokalibrierung – die unauffällig und im Hintergrund die genaue Farbkorrektur inline und in Echtzeit ohne Mehraufwand für den Anwender durchführt.
Die LED-Technologie bietet im Vergleich zu herkömmlichen Display-Techniken eine höhere Farbbrillanz bei mehr Leistung und höherer Lebensdauer. Allerdings erfordert die Darstellung von True-Color mittels LED-Backlights in allen Situationen und über die Lebenszeit gewisse Vorkehrungen.
So müssen unabhängig von Temperatur und Alterung system- und technologieabhängige Fehler und Toleranzen der Lichtquelle, Optik, Mechanik und Elektronik korrigiert werden. Das muss werkseitig beim Hersteller und in definierten Abständen vorm bzw. im Betrieb erfolgen. Letzteres trifft insbesondere auf die LED-basierten Lichtquellen zu, deren Farbe und Helligkeit sehr stark mit der Temperatur oder Alterung schwanken. Eine Korrektur der Lichtquellen im Betrieb und im Gerät erfordert einen von Betriebsbedingungen unabhängigen und stabilen optischen Sensor.
Die Farbmessung für solche Anwendungen übernehmen kleine True-Color-Sensoren der integrierten Jencolor-Baureihe von Mazet. Mit entsprechender Signalelektronik ergänzt, eröffnen die True-Color-Farbsensoren Geräteherstellern neue Möglichkeiten der Inline-Farbmessung von Monitoren. Die halbleiterbasierenden Sensoren mit XYZ-Interferenzfiltern dienen allgemein der schnellen und langzeitstabilen Farbdetektion und absoluten Farbmessung nach CIE1931 / DIN5033 Standard.
Für diese Sensoren sind Genauigkeiten im Farbraum möglich, die das Unterscheidungsvermögen des menschlichen Auges für Farbdifferenzen übertreffen. Mazet bietet solche True-Color-Sensor-ICs in verschiedenen Bauformen und Integrationsvarianten (Sensor-IC, Funktionsmodule für unterschiedliche Anwendungen) inklusive einer Kalibrierungslibrary an.
Das menschliche Auge als Maßstab
Die True-Color-Farbsensoren der Jencolor-Reihe sind derzeit die einzigen Sensoren, mit denen die skalierten Normspektralwertfunktionen in der bekannten miniaturisierten Bauform umgesetzt werden. 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. Somit empfehlen sich die True-Color-Sensoren für Anwendungen, bei denen das menschliche Auge als Vergleichsmaßstab die Messgenauigkeit festlegt.
Als Grundempfindlichkeit dient in den 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. Diese Interferenzfilterschichten werden durch lithographische Prozesse direkt auf Siliziumwafer oder auf Glasträger strukturiert und bilden temperatur- und langzeitstabile Filter. Zur Anpassung der Empfindlichkeiten an die Normwerte X, Y und Z werden die Sensordaten mit einem Abgleich auf ein bekanntes Weiß skaliert oder durch verschiedene bekannte Mischfarben und eine Martizierung global/lokal korrigiert. Sie können dann in einen beliebigen Farbraum mit hoher Genauigkeit transformiert werden.
Die True-Color-Farbsensoren werden als IC- oder Board-Lösung von Mazet angeboten. Zum Einsatz kommen sie bereits heute in Messgeräten oder Regelungen von verschiedenen Herstellern. So lassen sich zum Beispiel mit dem Kalibrier-System Mii 2 Mobile Color Analyzer von Premosys 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 gute Wiederholgenauigkeit, ist einfach in der Bedienung und erlaubt eine sehr 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 8 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. ■
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