Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der grundlegenden Betrachtung optischer Parameter für die Gestaltung eines Projektionssystems für Nahfeldprojektionen anhand wahrnehmungsphysiologischer Kriterien, um eine nutzerorientierte und technologieunabhängig Gestaltung des Projektionssystems zu ermöglichen. Dazu werden in insgesamt sieben verschiedenen Studien unterschiedliche psychophysikalische Tests zur Auflösungswahrnehmung und Helligkeitswahrnehmung von Nahfeldprojektionen durchgeführt.

So zeigen die Untersuchungen zur Auflösungswahrnehmung, dass für eine Nahfeldprojektion, die maximal 5 m vom Fahrzeug entfernt ist, die Auflösungsanforderungen für dynamische Darstellungen 25 Pixel pro Grad (ppd) ca. halb so hoch sind wie für statische Symbole oder Texte (40 ppd) im mesopischen Adaptationsbereich, der in den Untersuchungen zwischen 0,5 und 2 cd/m² liegt. Darüber hinaus wird die Einhaltung der DIN 1450 empfohlen, da die Missachtung dieser Norm speziell für sicherheitsrelevante Nahfeldprojektionen zu erhöhten Auflösungsanforderungen hinsichtlich des Einflusses von Projektionsgröße und Textart führt. Aus den durchgeführten psychophysischen Tests und den wahrgenommenen Auflösungsanforderungen für Nahfeldprojektionen kann schließlich auf die Auflösung des Bildgebers geschlossen werden, um die aktuelle Technologie diesbezüglich zu bewerten. Der Stand der Technik zeigt, dass die Auflösungsanforderungen der Probandenstudien bereits mit einem DMD- oder LCoS-System eines Nahfeldprojektors erreicht werden und ein µLED-Mikrodisplay Projektor noch die 2,5-fache Auflösung für eine dynamische Projektion benötigt.

Die Untersuchungen zur Helligkeitswahrnehmung zeigen verschiedene Einflüsse auf die Wahrnehmung von Nahfeldprojektionen. Ein signifikanten Einfluss der Adaptionsumgebung auf die Schwelle der Kontrastwahrnehmung liegt zwischen mesopischen (~0.6 cd/m²) und photopischen (über 210 cd/m²) Adaptionsleuchtdichten vor. Zusätzlich hat der Einfluss des Projektionsinhaltes, ob eine Nahfeldprojektion symbol- oder textbasiert ist, einen Einfluss auf die Wahrnehmbarkeit der Nahfeldprojektion, da bei Reaktionszeiten von 600 bis 650 ms die symbolbasierte Nahfeldprojektion niedrigere Kontrastschwellen aufweist. Außerdem weist eine dynamische im Vergleich zu einer statischen Darstellung desselben Projektionsinhalts im mesopischen Bereich eine um 38 % niedrigere Detektionskontrastschwelle auf, was eine bessere Erkennbarkeit in sicherheitskritischen Situationen im städtischen Straßenverkehr gewährleistet. Zusätzlich wurde die Abhängigkeit der Detektionskontraste von der Position der Nahfeldprojektion im peripheren Gesichtsfeldes ermittelt.

Die Ergebnisse der Wahrnehmungsstudien und die damit verbundenen Beleuchtungsstärken der Projektionen werden verwendet, um ein Modell zu erstellen, das in Abhängigkeit von der vorhandenen Umgebungsbeleuchtung die notwendige Beleuchtungsstärke des projizierten Objekts für die direkte oder periphere Betrachtung einer Nahfeldprojektion definiert. Dieses Modell bestimmt je Umgebungsszenario die notwendige Beleuchtungsstärke der Projektion für eine Detektionswahrscheinlichkeit von 90 % und die daraus resultierenden Projektoreigenschaften. Darüber hinaus ist es mit Hilfe dieses Modells möglich, den aktuellen Stand der Technik zu bewerten und die derzeitigen Einschränkungen der verfügbaren Technologien für Nahfeldprojektionen anhand eines nutzerorientierten Modells zu beurteilen, wie z.B. dass ein LCoS-Projektionssystem nur für Projektionen bei Nacht und bei beleuchteten Straßen ausreicht, während ein DMD-Projektionssystem bis zu dreimal heller sein müsste, um eine Sichtbarkeit in der Dämmerung zu garantieren.