-
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere als Kabinenbeleuchtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Luftfahrzeug, zum Beispiel eine Innenraumbeleuchtung für eine Flugzeugkabine. Bei der Beleuchtungseinrichtung kann ein Soll-Farbort für das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht vorgegeben werden.
-
Insbesondere im Bereich der Kabinenbeleuchtung von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, ist es bekannt, die Farbe der Kabinenbeleuchtung variieren zu können. Dies erfolgt z. B. durch RGB-Regler, die Auswahl in einem Farbkreis, Gamut oder ähnlichen. Weiterhin existiert die Anforderung, bestimmte Abschnitte der Kabine hervorgehoben auszuleuchten. Beispielsweise sollen beim Betreten einer Flugzeugkabine die Gepäckfächer und/oder deren Griffe hervorgehoben beleuchtet sein. Während der Flugphase ist dagegen eine solche hervorgehobene Beleuchtung von Gepäckfächern nicht erwünscht. – Zur Erreichung dieses Ziels wäre es denkbar, separate Leuchtmittel zur Beleuchtung bestimmter Kabinenteile vorzusehen und diese je nach Bedarf ein- und auszuschalten. Das Vorsehen zusätzlicher Leuchtmittel erfordert Aufwand. Zusätzliche Leuchten erhöhen das Gewicht einer Kabine, was insbesondere bei Flugzeugkabinen unerwünscht ist.
-
Aus der
DE 10 2011 103 639 A1 ist eine Leuchte mit zumindest drei Leuchtmitteln bekannt, bei der das sich ergebende Gesamtemissionsspektrum änderbar ist, wobei die Leuchtintensität der Leuchtmittel so änderbar ist, dass ein Farbort einer mit den Leuchtmitteln erzeugten Lichtfarbe im Wesentlichen beibehalten bleibt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beleuchtung zu verbessern.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, ein Beleuchtungssystem gemäß Patentanspruch 12 und ein Computerprogramm gemäß Patentanspruch 13.
-
Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 dient zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung, wobei die Beleuchtungseinrichtung insbesondere eine Innenraum- oder Kabinenbeleuchtung ist, insbesondere in einem Luftfahrzeug, insbesondere in dessen Passagierkabine. Für das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht wird ein Soll-Farbort vorgegeben. Gemäß der Erfindung existiert weiterhin mindestens ein Metamerieparameter. Für jeden der Metamerieparameter werden mindestens zwei verschiedene Werte zur Auswahl vorgegeben. Für jeden Wert des Metamerieparameters wird eine zugehörige spektrale Verteilung des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts bestimmt. Die Bestimmung der spektralen Verteilung geschieht derart, dass für jeden Wert, den einer der Metamerieparameter annehmen kann, der Farbort des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts dem Soll-Farbort entspricht. Weiterhin wird die spektrale Verteilung derart bestimmt, dass für eine Zieloberfläche, die mit dem von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Licht bestrahlt wird, das von der Zieloberfläche reflektierte Licht folgende Eigenschaft aufweist: Reflektiertes Licht gemäß einer ersten spektralen Verteilung eines ersten Wertes des Metamerieparameters und reflektiertes Licht gemäß einer zweiten spektralen Verteilung gemäß eines zweiten Wertes des Metamerieparameters weisen zueinander einen Metamerieeffekt auf. Im Verfahren wird dann einer der Werte des Metamerieparameters ausgewählt. Die Beleuchtungseinrichtung strahlt dann Licht mit der zum gewählten Wert des Metamerieparameters gehörenden spektralen Verteilung ab.
-
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich sämtliche Angaben zu ”Farben”, ”Farbort”, ”Farbwahrnehmung” usw. jeweils auf diejenigen Farben, wie sie durch den Menschen subjektiv visuell wahrnehmbar sind.
-
Unter „Metamerieeffekt” ist im vorliegenden Zusammenhang zu verstehen, dass dieselbe Zieloberfläche unter der Bestrahlung durch zwei verschiedene Lichtarten, nämlich mit den jeweils verschiedenen spektralen Verteilungen gemäß der Werte des Metamerieparameters, beim menschlichen Betrachter einen unterschiedlichen optischen Eindruck, das heißt eine unterschiedliche visuelle Wahrnehmung, hinterlässt. Unter ”gleichen Farben” bzw. darunter, dass ”der Farbort ... dem Soll-Farbort entspricht” wird im vorliegenden Zusammenhang verstanden, dass ein Mensch subjektiv keinen bzw. nur einen kaum merklichen Farbunterschied wahrnimmt, d. h. dieselben bzw. nahezu selben Valenzen im menschlichen Auge erzeugt werden. Dies bedeutet, dass in einem Farbraum die Farbörter der jeweiligen Farbe lediglich eine maximal tolerierbare Abweichung zueinander aufweisen. Beispielsweise liegen die Farbörter in einem CIELUV-1976-Farbraum weniger als fünf, vier oder drei SDCM (”standard deviation of color matching”) auseinander entfernt. Hier ist jedoch auch jedes beliebige schärfere oder unschärfere Maß denkbar.
-
Die Bestimmung der zugehörigen spektralen Verteilung zu jedem Wert eines Metamerieparameters erfolgt zum Beispiel empirisch, durch rechnerische Ermittlung oder durch Festlegung gemäß Versuchen etc. Beispiele für Metamerieparameter sind beispielsweise der ”Wärmeeindruck” einer Farbe. Der Metamerieparameter kann als qualitativer Deskriptor und/oder als Zahlenwert angegeben werden. Mögliche Werte sind hier beispielsweise ”warm” oder ”kühl”. Ein weiteres Beispiel für einen Metamerieparameter ist die ”Natürlichkeit” der empfundenen Farbe. Mögliche Werte sind hier beispielsweise ”neutral”, ”künstlich” oder ”natürlich”.
-
Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen. Bei Leuchten bzw. Beleuchtungseinrichtungen, die Licht aus mindestens drei primären Farben oder mehr mischen, kann derselbe Farbort mit unterschiedlichen spektralen Verteilungen, das heißt Spektren, eingestellt werden. Dies bedeutet, dass auf einer weißen Oberfläche der Farbort für reflektiertes Licht gleich ist, auch für unterschiedliche Spektren. Farbige Oberflächen beziehungsweise solche, welche einen sogenannten Metamerieeffekt aufweisen, reflektieren dagegen „unterschiedliches Licht”, beispielsweise unterschiedlicher Farbe oder einer unterschiedlichen sonstigen menschlichen visuellen Wahrnehmung. Bisher wurden Beleuchtungseinrichtungen beziehungsweise Leuchten stets nur auf einen Farbort eingestellt, ohne dass das Spektrum, das heißt die zugrunde liegende spektrale Verteilung des Lichts, sonderlich angepasst wurde. Die Auswahl des Farbortes erfolgte beispielsweise über RGB(Rot, Grün, Blau)-Regler oder die Auswahl in einem Farbkreis. Solches erfolgte beispielsweise über klassische Stellvorrichtungen oder über eine Steuersoftware für die Beleuchtungseinrichtung. Die Auswahl erfolgte auch innerhalb eines Gamuts oder ähnlichem. Hierbei war es schwierig beziehungsweise unmöglich, beim gleichen Farbort unterschiedliche Lichtspektren auszuwählen.
-
Die Erfindung beruht auf den Besonderheiten der Wahrnehmung von Farben und optischen Eindrücken durch das menschliche Auge und der spektralen Verteilung der primären Lichtfarben. Gemäß der Erfindung erfolgt neben der Auswahl des Farbortes auch die Auswahl eines Wertes für einen zusätzlichen Parameter, nämlich den Metamerieparameter, um eine gezielte Anpassung des Spektrums des erzeugten Lichts zu erreichen. Die entsprechende Auswahl erfolgt beispielsweise über eine geeignete Bedienoberfläche in einer Software. Beispielsweise ein Algorithmus, welcher gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet, passt dann das Lichtspektrum, beispielsweise das Summenspektrum von Einzelleuchten, anhand des Metamerieparameters an den gewünschten Effekt an, welcher durch den Wert des Metamerieparameters beschrieben ist.
-
Die Anpassung erfolgt, indem die Einzel-Lichtquellen einer Beleuchtungseinrichtung (z. B. die R, G, B und W-LEDs einer Kombinationsleuchte) mit verschiedenen Gewichtungen, angesteuert werden. Die Einzelleuchten arbeiten dann bei unterschiedlichen Einzel-Intensitäten, so dass sich additiv das gewünschte Spektrum als Summenspektrum ergibt.
-
Gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass ein gewünschtes Lichtambiente in einer Umgebung erzeugt werden kann, welche durch die Beleuchtungseinrichtung mit Licht bestrahlt wird, beispielsweise an Innenraum-Oberflächen in der Passagierkabine eines Flugzeuges. Beispielsweise ist es so möglich, im kompletten Raum von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahltes weißes Licht zu verwenden, wobei im Bereich von Holzoberflächen als Zieloberflächen weißes Licht desselben Farborts mit einem erhöhten Anteil von langwelligen Lichtwellen verwendet wird. Als Metamerieeffekt stellt sich ein, dass die Oberfläche des Holzes vom Betrachter visuell mit dem Metamerie-Effekt ”lebendiger” wahrgenommen wird. Erfindungsgemäß lässt sich also mit einem einfachen Hilfsmittel, nämlich der Auswahl eines Wertes eines Metamerieparameters, eine gewünschte Farbwiedergabe beziehungsweise ein gewünschter Metamerieeffekt in einer Umgebung einstellen, welche von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das von der Zieloberfläche reflektierte Licht als Metamerieeffekt Farben unterschiedlicher Farbörter auf, wobei der jeweilige Farbort vom Metamerieparameter abhängig ist. Mit anderen Worten reflektiert die Zieloberfläche je nach Wert des Metamerieparameters, das heißt je nach einfallender Lichtart, Licht verschiedener Farben, welche von einem menschlichen Betrachter mit unterscheidbarer Farbvalenz wahrgenommen werden. Der Wert des Metamerieparameters ist dann z. B. die Größe des Farbabstandes in einem Farbraum.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die spektralen Verteilungen des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts folgendermaßen bestimmt: Die spektralen Intensitäten werden im Gesamtspektrum innerhalb eines bestimmten Wellenlängen- oder Frequenzbereiches verändert. Im Spektrum bildet der Bereich aller Wellenlängen bzw. Frequenzen, die zum für den Menschen sichtbaren Licht gehören, einen Gesamtbereich. Der Bereich, in dem das Spektrum verändert wird, ist ein echter Teilbereich – also kleiner als der Gesamtbereich – des Gesamtbereiches. Die Änderung geschieht in Abhängigkeit des Wertes des Metamerieparameters. Mit anderen Worten wird beispielsweise in einem Blau- oder Rotbereich des Spektrums des sichtbaren Lichts, abhängig vom Wert des Metamerieparameters die Intensität der spektralen Verteilung erhöht oder erniedrigt, um den gewünschten Metamerieeffekt zu erzielen. Gegebenenfalls müssen dann zusätzlich auch andere Teilbereiche des Spektrums bezüglich ihrer Intensität angepasst werden, um wieder den gewünschten Farbort des Lichts gemäß Soll-Farbort zu erreichen. In diesem Fall ist der Metamerieparameter beispielsweise eine Intensität und dessen Werte sind Intensitätswerte bzw. Intensitätsverteilungen, also spektrale Verteilungen.
-
In einer Variante der genannten Ausführungsform wird als Zieloberfläche eine Holz- oder Holznachbildungs-Oberfläche gewählt und abhängig vom Metamerieparameter in der spektralen Verteilung die Intensität in einem Rot-Teilbereich der spektralen Verteilung verändert. Der Metamerieparameter ist dann die Rot-Intensität, dessen Werte geben einen Intensitätswert beziehungsweise eine Intensitätsverteilung im entsprechenden Frequenz- bzw. Wellenlängenbereich an.
-
Alternativ, aber entsprechend zu oben wird als Zieloberfläche eine Stein- oder Steinnachbildungs-Oberfläche gewählt. Abhängig vom Metamerieparameter wird die Intensität in einen Blau-Teilbereich der spektralen Verteilung verändert. Der Metamerieparameter ist dann die Blau-Intensität, dessen Werte geben einen Intensitätswert beziehungsweise eine Intensitätsverteilung im entsprechenden Frequenz- bzw. Wellenlängenbereich an.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird für jeden Wert des Metamerieparameters die zugehörige spektrale Verteilung des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts derart bestimmt, dass für eine Referenzoberfläche, die mit dem von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Licht bestrahlt wird, das von der bestrahlten Referenzoberfläche reflektierte Licht für die verschiedenen spektralen Verteilungen den gleichen Farbort aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform wird erreicht, dass sich bei Veränderung des Wertes des Metamerieparameters in einer von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Umgebung die visuelle Wahrnehmung von Objekten mit Zieloberfläche verändert, die visuelle Farb-Wahrnehmung von Objekten mit Referenzoberfläche jedoch gleich bleibt. So kann erreicht werden, dass für einen Betrachter die Zielobjekte beispielsweise visuell akzentuiert hervorgehoben beziehungsweise in ihrer optischen Erscheinung verändert, die Referenzoberflächen jedoch gleichbleibend visuell wahrgenommen werden und somit einen konstanten visuellen Eindruck hinterlassen.
-
In einer Variante dieser Ausführungsform weist das von der Referenzoberfläche reflektierte Licht für alle Werte des Metamerieparameters nicht nur den gleichen Farbort auf, sondern zeigt überhaupt keinen Metamerieeffekt. Gegenstände erscheinen dann nicht nur mit der gleichen Farbe, sondern werden auch sonst visuell gleichbleibend wahrgenommen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Soll-Farbort für das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht ein Weiß-Farbort vorgegeben. Der gewünschte Effekt kann somit auch bei ”neutraler”, das heißt weißfarbig von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahltem Licht erzielt werden. Unter ”Weiß” ist hierbei jedwede Lichtfarbe zu verstehen, die nicht explizit als bunt wahrgenommen wird, d. h. die durchaus einen subjektiv kaum wahrnehmbaren Farbschimmer aufweisen kann. Der zugehörige Farbort liegt z. B. innerhalb eines Radius von 2, 3, 5, 10 oder 20 SDCM um den Weißpunkt eines Farbraums.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Farbort ein u'v'-Wert eines CIE-1976-LUV-Farbraumes verwendet. Dieser Farbraum wird häufig benutzt, Ergebnisse des Verfahrens werden somit vergleichbar beziehungsweise reproduzierbar.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquellenanordnung mit mindestens drei Einzellichtquellen verwendet, wobei die Einzellichtquellen jeweils paarweise unterschiedliche Lichtspektren aufweisen. Der Farbort wird dann innerhalb des von den Einzellichtquellen in einem Farbraum aufgespannten Gamut gewählt. Insbesondere ist die Lichtquellenanordnung eine Leuchtdiodenanordnung, die Einzellichtquellen sind Einzelleuchtdioden. Unterschiedliche spektrale Verteilungen des abgestrahlten Lichts werden dann durch unterschiedlich gewichtete Ansteuerung der Einzellichtquellen erzeugt.
-
Die spektrale Verteilung zu einem Wert eines Metamerieparameters wird dabei dadurch bestimmt, dass die Spektren der Einzellichtquellen mit unterschiedlichen Gewichtungen zu Summenspektren zusammengesetzt werden. Dabei wird berücksichtigt, dass Licht einer Farbe gemäß einem bestimmten Soll-Farbort durch unterschiedliche Lichtmischungen aus den Einzellichtquellen erzeugt werden kann. Diese Möglichkeit zur unterschiedlichen Mischung liefert den nötigen Freiheitsgrad, um die Lichtspektren für verschiedene Werte des Metamerieparameters bei gleichbleibendem Farbort zu verändern.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Beleuchtungseinrichtung eine RGBW-Leuchtdiodenanordnung (Rot-Grün-Blau-Weiß) verwendet. Derartige Leuchtdiodenanordnungen sind im Handel erwerbbar, sodass eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung leicht ausgeführt werden kann.
-
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 12 mit der oben erläuterten Beleuchtungseinrichtung. Das Beleuchtungssystem weist außerdem eine Recheneinrichtung auf. Diese weist einen ersten Eingang für einen Soll-Farbort für von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahltes Licht auf. Außerdem weist die Recheneinrichtung einen Ausgang zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung auf. Gemäß der Erfindung weist die Recheneinrichtung einen zweiten Eingang zur Eingabe eines Wertes des Metamerieparameters auf und ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
-
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogramm gemäß Patentanspruch 13 mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer und/oder auf dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem ausgeführt wird.
-
Beleuchtungssystem und Computerprogramm wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem oben genannten Verfahren, zusammen mit ihren vorteilhaften Ausgestaltungen und Vorteilen, erläutert.
-
Da das Beleuchtungssystem und das Computerprogramm Licht wie oben erläutert erzeugen bzw. zu dessen Erzeugung beitragen, gelten die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten vorteilhaften Ausführungsformen und Vorteile auch für das Beleuchtungssystem und das Computerprogramm. In Bezug auf die Referenz- und Zieloberfläche sind diese zwar nicht Teil des Beleuchtungssystems bzw. Computerprogramms, diese sind jedoch dann auf die entsprechenden Oberflächen abgestimmt, um mit diesen im erfindungsgemäßen Sinne zusammenzuwirken.
-
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem,
-
2 spektrale Verteilungen von Licht gleicher Farbe,
-
3 Lichtfarben von erzeugtem und reflektiertem Licht in einem Farbraum,
-
4 eine Beleuchtungseinrichtung mit Einzel-Lichtquellen,
-
5 eine Bedienoberfläche eines Computerprogramms,
-
6 ein Blockdiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren.
-
1 zeigt schematisch angedeutet eine Passagierkabine 2 eines Luftfahrzeugs in Form eines Flugzeugs 4. Zur Beleuchtung des Innenraums der Passagierkabine 2 ist dort eine Beleuchtungseinrichtung 6 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 6 strahlt Licht 8 ab. Ein Mensch 10, hier beispielsweise ein Passagier des Flugzeugs 4, nimmt das direkt von der Beleuchtungseinrichtung 6 abgestrahlte bzw. erzeugte Licht 8 mit einer bestimmten Farbe F wahr.
-
Das Flugzeug 4 enthält weiterhin eine Recheneinrichtung 12 mit einem Ausgang 14 zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 6 über eine Steuereinrichtung 13. Weiterhin weist die Recheneinrichtung 12 einen ersten Eingang 16a sowie einen zweiten Eingang 16b auf. Über den ersten Eingang 16a wird ein Soll-Farbort OS in die Recheneinrichtung 12 eingespeist. Der Soll-Farbort OS gibt vor, dass das von der Beleuchtungseinrichtung 6 abgestrahlte Licht 8 möglichst den Farbort O entsprechend dem Soll-Farbort OS aufweisen soll, um so die gewünschte Farbe F des Lichts 8 zu bestimmen. Über den Eingang 16b wird in die Recheneinrichtung 12 ein Metamerieparameter M eingespeist, der mindestens zwei Werte W1, 2 annehmen kann. In 1 ist dies symbolisch durch einen Doppelpfeil in Form eines Schiebereglers dargestellt. Symbolisch sind in 1 nur zwei verschiedene Werte W1 und W2 gezeigt. Die Recheneinrichtung 12 ermittelt nun zum ersten Wert W1 eine erste spektrale Verteilung V1 für das abgestrahlte Licht 8, welches einen Farbort O gleich dem Soll-Farbort OS aufweist. In 1 ist symbolisch die spektrale Verteilung V ist als Intensität I über der Wellenlänge λ aufgetragen. Zum Wert W2 bestimmt die Recheneinrichtung 12 eine zweite spektrale Verteilung V2 für das Licht 8, welche beim Menschen 10 zumindest annähernd dieselbe Farbvalenz der Farbe F hervorruft. Das heißt, das Licht 8 gemäß spektraler Verteilung V2 weist ebenfalls als Farbort O den Soll-Farbort OS auf.
-
Die spektralen Verteilungen V1, V2 werden im einfachsten Fall dadurch ermittelt, dass diese je nach Wert W1, W2 einem Speicher – z. B. einer Datenbank – bzw. einer Look-Up-Tabelle entnommen werden. Die spektralen Verteilungen V1, V2 zur Erzeugung von Licht 8 gemäß einem gewünschten Metamerie-Effekt E gemäß Wert W1, W2 wurden vor der Abspeicherung bzw. dem Ablegen in der Look-Up-Tabelle z. B. durch Versuche ermittelt.
-
Je nach aktuell gewähltem Wert W1 oder W2 des Metamerieparameters M wird die Beleuchtungseinrichtung 6 so angesteuert, dass die Licht des zugehörigen Spektrums V1 oder V2 erzeugt. Zum Betreiben der Beleuchtungseinrichtung 6 erzeugt die Recheneinrichtung 12 dann am Ausgang 14 ein Steuersignal, welches die Beleuchtungseinrichtung 6 derart ansteuert, dass diese entsprechend dem aktuell eingegebenen Wert W1 oder W2 Licht 8 der spektralen Verteilung V1 oder V2 erzeugt. Die eigentliche Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 6 übernimmt dabei die Steuereinheit 13, die passende Ansteuersignale erzeugt. Ist die Beleuchtungseinrichtung 6 z. B. eine RGBW-LED (Rot-Grün-Blau-Weiß), werden entsprechende R-, G-, B-, und W-Signale erzeugt, so dass die LEDs als Summenspektrum die spektrale Verteilung V1 oder V2 erzeugen. Im Beispiel ist dies symbolisch durch Ansteuerwerte für Einzellichtquellen 26a–d in Form eines ”RGBW”-Werte-Quadrupels dargestellt.
-
Die Recheneinrichtung 12 kann sich innerhalb oder außerhalb des Flugzeuges 4 befinden. Entscheidend ist, dass entsprechende Steuersignale für die Beleuchtungseinrichtung 6 erzeugt beziehungsweise zum späteren Gebrauch vorbereitet werden. Z. B. werden die Steuersignale für die Beleuchtungseinrichtung 6 zur Erzeugung verschiedener Lichtarten der Spektren V1 und V2 vorab und ggf. außerhalb des Flugzeugs 4 erzeugt. Die Signale werden dann in einem Speicher 15 der Steuereinrichtung 13 abgelegt und bei Bedarf abgerufen und an die Beleuchtungseinrichtung 6 abgegeben.
-
Die beiden spektralen Verteilungen V1, V2 sind unterschiedlich und so gewählt, dass Licht 8, welches der Mensch 10 nicht direkt ausgehend von der Beleuchtungseinrichtung 6, sondern als von einer Zieloberfläche FZ reflektiertes Licht betrachtet, je nach gewählter spektraler Verteilung V1 oder V2 eine unterschiedliche visuelle Wahrnehmung beim Menschen 10 hervorruft. Zwischen den beiden, von der Zieloberfläche FZ reflektierten Lichtvarianten, die von einstrahlendem Licht 8 der spektralen Verteilungen V1 und V2 herrühren, entsteht also ein Metamerieeffekt E. Im Beispiel wirkt die Zieloberfläche FZ als Holz-Oberfläche im einen Fall ”natürlich” bzw. ”tief”, im anderen Fall ”neutral” bzw. ”flach”. In einer alternativen Ausführungsform besteht der Metamerieeffekt E darin, dass das von der Beleuchtungseinrichtung 6 erzeugte Licht 8 der spektralen Verteilung V1 nach Reflexion an der Zieloberfläche FZ – nun eine Kunststoffoberfläche – den Farbort O1 aufweist und entsprechendes Licht der spektralen Verteilung V2 nach Reflexion den Farbort O2 aufweist.
-
Die spektralen Verteilungen V1, V2 sind in einer alternativen Ausführungsform weiterhin so gewählt, dass Licht, welches von einer – von der Zieloberfläche FZ verschiedenen – Referenzoberfläche FR reflektiert wird, für beide spektrale Verteilungen V1, V2 im Gegensatz hierzu keinen Metamerieeffekt zeigt, was in 1 durch den Buchstaben ”K” symbolisiert ist. Das Nichtvorliegen eines Metamerieeffekts bedeutet beispielsweise, dass das reflektierte Licht, welches zu jeweils einfallendem Licht der unterschiedlichen spektralen Verteilungen V1, V2 gehört, denselben Farbort O3 aufweist und auch sonst keinerlei unterschiedliche visuelle Wahrnehmung beim Menschen 10 hervorruft.
-
2 zeigt die beiden spektralen Verteilungen V1 und V2 aus 1, welche gemäß Vorgaben der Werte W1, 2 des Metamerieparameters M und des Soll-Farbort OS ermittelt werden, in einem gemeinsamen Diagramm. In 2 ist zu erkennen, wie zur Erreichung des Metamerieeffekts E in einem Teilbereich 18 des gesamten Wellenlängenbereiches die Intensität I der spektralen Verteilung V in Abhängigkeit des Wertes W1, W2 des Metamerieparameters M verändert wird. Der Teilbereich 18 ist ein echter Teilbereich des Gesamtbereiches 20. Der Gesamtbereich 20 beschreibt den gesamten Bereich des vom Menschen 10 wahrnehmbaren sichtbaren Lichts 8. Im restlichen Gesamtbereich 20 wird die spektrale Verteilung V1, 2 entsprechend angepasst, um im erzeugten Licht 8 denselben Farbort OS für beide spektrale Verteilungen zu erreichen.
-
Im Beispiel ist der Teilbereich 18 der Bereich kurzwelligen Lichts, also der Blau-Bereich. Die Zieloberfläche FZ ist dann eine Stein- beziehungsweise Steinnachbildungsoberfläche. Eine Veränderung des blauen Lichtanteils in der spektralen Verteilung V bewirkt hier als Metamerieeffekt E zwischen den spektralen Verteilungen V1 und V2, dass die Oberfläche von einem Menschen 10 subjektiv visuell als besonders „natürlich” beziehungsweise „tief” wahrgenommen wird und im anderen Fall eher als „neutral” bzw. ”flach”.
-
3 zeigt einen Farbraum 22, hier den Farbraum des CIE-1976-Lu'v'-Farbraumes. Ein beliebiger Farbort O wird hier durch die Koordinaten u'v' bestimmt, wie für den Soll-Farbort OS gezeigt. 3 zeigt, dass es erlaubt ist, dass der tatsächlich erzeugte Farbort O des Lichts 8, welches von der Beleuchtungseinrichtung 6 abgestrahlt wird, nicht exakt am Farbort OS liegen muss, sondern auch in dessen unmittelbarer Umgebung – in einem Bereich 24 – liegen darf. Alle Farbörter O im Bereich 24 empfindet der Mensch 10 mit gleicher oder zumindest annähernd gleicher Farbvalenz. Die Größe des Bereiches 10 wird so festgelegt, dass die Farbabweichungen als tolerierbar empfunden werden, z. B. 2, 3, 4, 5, 10 oder 20 SDCM. Der Bereich 24 definiert also ein Fehlermaß für eine erlaubte Abweichung des tatsächlichen Farbortes O vom Soll-Farbort OS. Die Größe des Bereiches 24 beschreibt, wie viel Farbabweichungen bei der Erzeugung des Lichts 8 verschiedener spektraler Verteilungen V1, V2 akzeptabel sind. 3 zeigt außerdem die Farbörter O1 und O2 des von der Zieloberfläche FZ reflektierten Lichts sowie den Farbort O3 des von der Referenzoberfläche FR reflektierten Lichts aus 1. Der Abstand zwischen den Farbörtern O1, O2 beschreibt den Metamerieeffekt E. Als Parameter M bzw. Wert W hierfür ist der Abstand der beiden Farbörter im u'v'-Koordinatensystem geeignet.
-
3 zeigt auch den Weiß-Farbort OW und einen diesen umgebenden Toleranzbereich 24. Wird Licht 8 gemäß einem Soll-Farbort OS innerhalb dieses Weiß-Bereiches 24 gewählt, wird das direkte, also nicht reflektierte Licht, vom Betrachter als weißes Licht wahrgenommen.
-
4 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 6 in Form einer Lichtquellenanordnung 26, welche aus drei Einzellichtquellen 26a–c, hier Einzelleuchtdioden der Farben R, G, B (Rot, Grün, Blau) aufgebaut ist. Jede der Einzellichtquellen 26a–c weist eine eigene spektrale Verteilung V des von ihr ausgesandten Lichts 8 auf. Optional ist noch eine weitere Einzellichtquelle 26d vorhanden, im Beispiel eine Einzelleuchtdiode der Farbe W (Weiß). 4 verdeutlicht schematisch, wie die Recheneinrichtung 12 die spektralen Verteilungen V1, V2 derart bestimmt, dass diese als Summenspektrum der verschieden gewichteten Einzelspektren V der Einzellichtquellen 26a–d, das heißt durch Veränderung entsprechender Einzelintensitäten, erzeugt werden (durchgezogen für W1, gestrichelt für W2). Die Farben F, die durch beliebige Mischung aus den Einzellichtquellen 26a–c erzeugt werden können, liegen allesamt innerhalb des Gamut 23 der Lichtquellenanordnung 26.
-
Auch hier werden im einfachsten Fall die spektralen Verteilungen V1, V2 derart ermittelt, dass die spektralen Verteilungen der Einzellichtquellen 26a–d für jeden Wert W1, W2 in einem Speicher oder einer Look-Up-Tabelle hinterlegt sind und bei Bedarf ausgelesen werden.
-
5 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt aus einer Bedienoberfläche einer Software zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Recheneinrichtung 12. Über eine in 5a nicht dargestellte Eingabemaske können zunächst Grund- bzw. Voreinstellungen für die Beleuchtungseinrichtung 6 vorgenommen werden. Zum Beispiel wird – in bekannter Weise – der Soll-Farbort OS festgelegt. Für die Metamerieparameter M sind dann verschiedene Voreinstellungen verfügbar, z. B. in Form der Parametersätze ”CRI” (color rendering index, Farbwiedergabeindex), ”Holz” oder ”Marmor”. Hinter den jeweiligen Parametersätzen stehen bestimmte Werte W der vorhandenen Metamerieparameter M. Die Voreinstellung ”CRI” bedeutet ”CRI-optimiert” und bewirkt eine Grundeinstellung der Metamerie-Indizes bzw. der erzeugten Lichtspektren auf einen Standard-Wert. Die Voreinstellung „Holz” bewirkt, dass auf Holzoberflächen in einer ansonsten neutralen Umgebung durch die Beleuchtung besonders betont werden, die Voreinstellung „Marmor” bedeutet, dass entsprechend Marmoroberflächen subjektiv optisch hervorgehoben werden.
-
5b zeigt einen zweidimensionalen Regler der Software zur individuellen und gleichzeitigen Steuerung von zwei Metamerieparametern. Die Darstellung symbolisiert eine dreidimensionale Kugel, die – hier mit Hilfe einer Computermaus – in alle Richtungen verdreht werden kann. Anstelle der oben genannten Voreinstellungen können hier die Werte W zweier Metamerieparameter M individuell eingestellt werden. In horizontaler Richtung wird ein erster Metamerieparameter M ausgewählt, der zwischen den Werten ”warm” und ”kühl” variieren kann. In vertikaler Richtung wird ein zweiter Metamerieparameter M zwischen den Werten ”neutral” und ”Natur” variiert.
-
In einem nicht dargestellten Abschnitt der Bedienoberfläche wird ein Muster mit mehreren Farben dargestellt. Ebenso wird gezeigt, wie sich der Farbort O des abgestrahlten Lichts 8 gegenüber dem Soll-Farbort OS z. B. leicht verändern kann, falls mehr Metamerie-Effekt E gewünscht ist.
-
6 zeigt ein Blockschaltbild für das erfindungsgemäße Verfahren. Zunächst wird durch Vorgabe von Koordinaten u'v' des Farbraums 22 ein Soll-Farbort OS vorgegeben. Weiterhin wird eine Helligkeit L vorgegeben. Damit ist das erzeugte Licht 8 eindeutig bezüglich Farbe F und Helligkeit für die menschliche Wahrnehmung charakterisiert. Ein erster Algorithmus 28 dient zur Berechnung der RGBW-Farbanteile in den Einzellichtquellen 26a–d, das heißt mit welcher Gewichtung bzw. welchen Intensitäten oder Helligkeitswerten diese anzusteuern sind, um solches Licht mit einem Standard-Lichtspektrum zu erzeugen. Der Standard entspricht z. B. der oben genannten ”CRI”-Einstellung. Mit anderen Worten wird – in bekannter Weise – die gewünschte Farbe F in die Farbanteile der jeweiligen Einzellichtquellen 26a–d umgerechnet. Dieses wurde z. B. einmalig durch Versuche festgelegt oder wird vom Hersteller als Standard-Farbmischung angegeben. Erfindungsgemäß wird nun weiterhin der Metamerieparameter M vorgegeben.
-
Ein zweiter, erfindungsgemäßer Algorithmus 30 adaptiert dann die vom ersten bekannten Algorithmus 28 ermittelten Farbanteile RGBW der Einzellichtquellen 26a–d, um gemäß dem gewählten Wert des Metamerieparameters M zusätzlich ein spezielles Lichtspektrum zur Erzeugung des Metamerieeffekts E zu erreichen. Mit anderen Worten werden die Farbanteile der Einzellichtquellen 26a–d im gesamten Licht – in der Regel – verändert, um das gewünschte Spektrum zu erhalten, wobei Farbort beibehalten wird. In diesen Algorithmus fließen als Systemparameter 32 die die Referenzspektren der Einzellichtquellen 26a–d ein. Im Ergebnis liefert das Verfahren adaptierte RGBW-Farbanteile für die Einzellichtquellen 26a–d entsprechend der Helligkeit L am Farbort u'v', welche geeignet sind, den erwünschten Metamerieeffekt E auf der Zieloberfläche zu erzeugen, je nach Wert W des Metamerieparameters M.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Passagierkabine
- 4
- Flugzeug
- 6
- Beleuchtungseinrichtung
- 8
- Licht
- 10
- Mensch
- 12
- Recheneinrichtung
- 13
- Steuereinrichtung
- 14
- Ausgang
- 15
- Speicher
- 16a
- erster Eingang
- 16b
- zweiter Eingang
- 18
- Teilbereich
- 20
- Gesamtbereich
- 22
- Farbraum
- 23
- Gamut
- 24
- Bereich
- 26
- Lichtquellenanordnung
- 26a–d
- Einzellichtquelle
- 28
- erster Algorithmus
- 30
- zweiter Algorithmus
- 32
- Systemparameter
- E
- Metamerie-Effekt
- F
- Farbe
- FR
- Referenz-Oberfläche
- FZ
- Zieloberfläche
- I
- Intensität
- K
- kein Metamerie-Effekt
- L
- Helligkeit Wellenlänge
- λ
- Wellenlänge
- M
- Metamerieparameter
- O
- Farbort
- O1, 2, 3
- Farbort
- OS
- Soll-Farbort
- OW
- Weiß-Farbort
- V
- spektrale Verteilung
- V1, 2
- spektrale Verteilung
- W
- Wert
- W1, 2
- Wert
- RGBW
- Rot Grün Blau Weiß
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011103639 A1 [0003]
