Ratgeber

Beamertechnik für Fotografen

In der Vergangenheit arbeiteten Beamer mit LCD- oder DLP-Panels. Nun kommt die LCOS-Technik. Martin Biebel erläutert die unterschiedlichen Funktionsweisen, Vorzüge und Nachteile.

Canon SX60 Aufsicht

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Canon SX60 Aufsicht

Die Auflösung eines SXGA+-Beamers (wie z. B. des Canon SX60 für 4000 Euro) beträgt nur 1,5 Megapixel. Das klingt nach wenig, doch es reicht für attraktive Diashows. Der Trend geht zu noch höheren Auflösungen bei niedrigeren Preisen. Neben der Auflösung bestimmen auch andere Parameter wie Bildhelligkeit, Farbraum, Farbsättigung und Schwarzwert die Qualität der Diashow.

Beamer-Pixel

Alle digitalen Beamer haben Panels mit lichtdurchlässigen oder spiegelnden Elementen, die das Bild erzeugen - vergleichbar mit den Pixeln der Digitalkamera. Die Pixelanzahl bestimmt die Auflösung. Die realisierten Auflösungen entsprechen den neuesten TV-Signalen. Folglich liegen die höchste Auflösung bezahlbarer Geräte derzeit bei Full HD, was für das hochauflösende Fernsehsystem HDTV gebraucht wird (1920 x 1080 Pixel). Das sind 2 073 600 Bildpunkte.

LCD-Panel mit Steuerelektronik

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Durchleuchtetes LCD-Panel mit Steuerelektronik als lichtaussparende Gitterstruktur.

Jeder Beamer besitzt zwar drei derartige 2-Megapixel-Panels für die drei Grundfarben, doch deren Auflösung addiert sich nicht zu 6 Megapixeln, da sie übereinander liegen, um die Bildfarben zu generieren. Bei digitalen 6-Megapixel-Kameras liegen die 6 Megapixel nebeneinander und der Wert jedes einzelnen Pixels wird zur Generierung der Auflösung herangezogen.  Folglich hat eine 6-Megapixel-Kamera für 300 Euro nahezu die dreifache Schärfe dessen, was die modernsten Beamer ab 10 000 Euro bieten. Deshalb ist es generell richtig, wenn Fotografen für die digitalen Diaschau höher auflösende Beamer wünschen.

DMD-Mikrospiegeleinheit mit Glitterstreifen

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DMD (Digital Micromirror Device)-Mikrospiegeleinheit mit Gitterstreifen durch Seitenabschirmung der Spiegel.

Die Schärfewahrnehmung hängt aber vom Auflösungsvermögen des Auges ab, das bei 1 bis 0,5 Bogenminuten liegt: Wenn ein Bild aus einem Meter Entfernung scharf wirkt, kann man es bei zwei Meter Betrachtungsabstand bei gleichem Schärfeeindruck auf die doppelte Breite projizieren. Soll jedoch dieses Bild bei einem Meter Betrachtungsabstand die doppelte Breite bekommen, ist die vierfache Auflösung notwendig, damit der Schärfeeindruck optimal bleibt.

LCOS-Panel mit Reflektionschicht

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Lcos-Panel mit (fast) lückenloser Reflektionsschicht.

Der Betrachter sieht dann wesentlich mehr Details. Ein 10x15-cm-Fotoabzug aus der Distanz von einem Meter betrachtet, wirkt immer gleich scharf, egal ob er mit einer 1-Megapixel- oder einer 6-Megapixel-Kamera fotografiert wurde. Bei einer Betrachtungsdistanz von 20 cm, bei der das Bild den gesamten Gesichtskreis einnimmt, ist das anders. Hier sind feine Details durchaus sichtbar. Das Ganze um den Faktor 20 vergrößert, lässt sich auch auf Beamer übertragen.

Multimedia-Beamer sind vom Vergrößerungsabstand so ausgelegt, dass bei angenehmen Betrachtungsabständen die Bilddiagonale stets unter dem Auflösungsvermögen des Auges liegt. Konkretes Beispiel: Die getesteten 2-Megapixel-Beamer haben im 4:3-Format ungefähr 1,5 Megapixel Auflösung. Bei einer üblichen Wohnzimmer-Projektionsbreite von 1,3 m können Sie drei Meter weit weg stehen, und sehen ein optimal scharfes Bild, entsprechend dem Auflösungsvermögen des Auges. Das ist ein sehr akzeptabler Wert. In der Realität wird der Betrachtungsabstand eher weiter sein. Umgekehrt erreicht in dieser Beamerklase ein 85 cm breites Bild bei 2 m Entfernung Vollauflösung.

Download: Tabelle

Wie funktionieren digitale Beamer

Grundsätzlich funktionieren Beamer wie Diaprojektoren: Eine helle Lampe, möglichst mit guten spektralen Eigenschaften, gekühlt von einem Lüfter, strahlt durch eine Vergrößerungslinse. Im Strahlengang befindet sich ein Panel, das ansteuerbare Pixel besitzt, die das Bild erzeugen. Die Art, wie die Lampe auf oder durch das Panel strahlt, bestimmt, zu welcher Gattung der Projektor gehört.

LCD-TFT-Projektor

LCD-(Liquid Christal Display-) Projektoren haben drei Panels, von denen jedes einen Farbauszug (Rot, Grün, Blau) zum fertigen Bild beisteuert. Damit jedes Panel nur  Licht in der Farbe erhält, für das es auch zuständig ist, muss zwischen Lampe und Panel ein System von dichroitischen (nur bestimmte Farben reflektierende) Spiegeln eingesetzt werden, die das Licht in die Grundfarben aufspalten. Das Licht durchleuchtet dann die drei Panels und wird danach über ein beschichtetes Prisma so zusammengeführt, dass die drei Lichtfarben wieder übereinander liegen, bevor sie die Projektionslinse passieren. Jedes der drei Panels besteht bei einem 2-Megapixel-Beamer aus zwei Millionen Bildpunkten. Im Panel sind mikrometergroße TFT-Transistoren für die Steuerung der Pixel zuständig. Je nach anliegender Spannung stellen sich die Flüssigkristalle eines Pixels dem Licht entgegen oder lassen es durch. Da die Transistoren neben den Pixeln sitzen, bleiben zwischen den Pixeln Bereiche des Chips zur Bilddarstellung ungenutzt. Auf der Projektionsfläche entsteht ein mehr oder minder ausgeprägtes Gittermuster.

DLP-Projektor

Bei DLP-(Digital Light Processing-) Projektoren wird das Licht über winzige Spiegelchen statt TFT-Zellen reguliert, wobei die Zahl der Spiegelchen den Pixeln der angegebenen Auflösung entspricht. Je nach Spiegelstellung reflektieren die Spiegelchen das Licht oder nicht. Auch bei diesem DMD (Digital Micromirror Device) braucht die Steuereinheit zwischen den Spiegeln Platz, weshalb sich Netzstrukturen ergeben.

Der Aufbau ist außer bei sehr hochwertigen DLP-Projektoren einfacher als bei LCD-Projektoren, weshalb die Geräte kleiner ausfallen. Ein Farbrad dreht sich zwischen Lampe und Panel, das sukzessive immer nur eine der drei Grundfarben auf den Schirm durchlässt. Da nacheinander projiziert wird, genügt ein 2-Megapixel-Panel für das 2-Megapixel-Bild und nicht drei wie bei der LCD-Lösung. Allerdings sieht man an kontrastreichen Kanten beim Blinzeln häufig regenbogenartige Farbkanten. Bei guten Modellen, ist dieser Effekt aber mittlerweile fast vollständig eliminiert.

LCOS-Beamer

LCOS ( Liquid Cristal On Screen) ist eine Mischtechnik aus DLP und LCD. Es stehen drei Panels für die drei Farben Rot, Grün und Blau zur Verfügung, doch diese werden nicht durchleuchtet, sondern arbeiten wie die DLP-Panels als Spiegel. Das reflektierte Bild wird projiziert. Jedes der drei Panels besteht aus drei Schichten: Oben eine transparente Elektrode aus Glas, dann eine Flüssigkristallschicht, die wie bei den LCD-Beamern das Bild erzeugt, und schließlich die zweite Elektrodenschicht auf einem spiegelnden Silikonsubstrat. Die gesamte Ansteuerelektronik sitzt hinter diesem Spiegel und stört den Lichtweg nicht. Dadurch können die Pixel fast ohne Steg angeordnet werden, das Gittermuster am Schirm ist verschwunden. Aber der Aufbau ist komplex, denn neben der spektralen Aufspaltung des Lichts wie bei LCDs muss noch dafür gesorgt werden, dass nur das von der Spiegelschicht reflektierte Licht den Weg zur Optik findet.

Dafür ist der Polarisations-Beam- Splitter (PBS) zuständig. Die Lampe sitzt meist 90 Grad seitlich zum Panel, ihr Licht wird vom PBS in das Panel geleitet. Wie bei den LCD-Beamern ist nun für jedes Pixel ein LCD-Element zuständig, das entweder Licht auf die dahinter liegende zweite spiegelnde Elektrodenschicht fallen lässt (weißer Bildpunkt) oder das Licht direkt reflektiert (schwarzer Bildpunkt). Nur das von den LCDs durchgelassene  und von der Elektrode reflektierte Licht darf zur Linse weiterkommen. Dies garantiert das PBS. Denn das von der Elektrode reflektierte Licht ist in seiner Polarisationsrichtung gedreht, und läuft deswegen gerade durch den PBS zur Optik. Dem von den LCDs zurückgeworfenen Licht bleibt dagegen der Weg zum Objektiv wegen seiner  unveränderten  Polarisationsrichtung versperrt. Hinter dem PBS sitzen dann das Sammelprisma und die Optik. Da jeder Hersteller dieser zukunftsträchtigen Technik andere Patente verwendet, heißt die LCOS-Technik bei JVC D-ILA und bei Sony SXRD.

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