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Kopierverfahren und Prüfgerät für Farbfilme
Die Erfindung betrifft das Ermitteln der Farbzusammensetzung von Farbnegativen mit dem besonde- ren Zweck, festzustellen, wie ein photographisches Kopierverfahren zu verlaufen hat, damit die Kopie die richtige Farbzusammensetzung aufweist.
Bei farbigen Kinofilmen muss zuerst ein Negativ aufgenommen werden, das entwickelt wird, um da- nach als Unterlage für die Herstellung einer Positivkopie aut photographischem Wege zu dienen. Dieses
Verfahren unterscheidet sich vom sogenannten Umkehrverfahren dadurch, dass zwei Stufen zur Erzeugung des Positivs erforderlich sind, während beim Umkehrverfahren das Positiv unmittelbar erzeugt wird, d. h. schon in Verbindung mit der Aufnahme. Das zweistufige Verfahren ist jedoch, z. B. für Kinozwecke, nicht zu entbehren, da ein Negativ zur Verfügung stehen muss, um als Unterlage für eine grössere Anzahl von
Positivkopien zu dienen.
Dieses Verfahren ist aber mit dem Mangel behaftet, dass verschiedene Negativ- aufnahmen unter unterschiedlichen Lichtbedingungen aufgenommen werden, so dass man beim Herstellen des Positivs eine entsprechende Regelung der Stärke und Farbzusammensetzung des Kopierlichtes durchfüh- ren muss, damit das Positiv von den genannten Mängeln befreit wird. Die Feststellung der geeigneten Korrekturen durch Betrachtung des Negativs ist ausserordentlich schwierig, einmal, weil Hell und Dunkel gegenüber dem Original vertauscht sind und zum zweiten, weil die Originalfarben im Negativ durch die entsprechenden Komplementärfarben ersetzt worden sind. Das Rot des ursprünglichen Bildes erscheint also als Blaugrün, das Grün als Purpur und das Blau als Gelb.
Das jetzt übliche Verfahren besteht darin, dass an Hand einer Besichtigung des Negativs versucht wird, die erforderlichen Korrekturen zu bestimmen. Sodann wird ein entsprechendes Positiv hergestellt, an dem man die Mängel der gewählten Korrekturen feststellen kann. Darauf wird mit entsprechend abgeänderten Korrekturen ein zweites Positiv hergestellt. Dieses Verfahren wird solange wiederholt, bis ein einwandfreies Positiv erhalten worden ist. Die Korrektur besteht gewöhnlich in einer entsprechenden Wahl der Stärke und der Farbzusammensetzung, d. h. der spektralen Energieverteilung, der zur Belichtung des Negativs verwendeten Lichtquelle. Es kann vorkommen, dass man fünf oder sogar sechs Positivproben herstellen muss, was ersichtlicherweise das hergestellte Positiv sehr verteuern muss.
Es ist auch bereits ein elektronisches Gerät zur Ermittlung der durchschnittlichen Dichte und Farbzusammensetzung eines Farbnegativs bekanntgeworden. Diese Vorrichtung liefert jedoch nicht in allen Fällen verlässliche Anhaltspunkte für das Kopierverfahren, da in jedem Bild einzelne Partien von den durchschnittlichen Farbeigenschaften wesentlich abweichen können. Wenn eine gutefarbqualität des Positivs verlangt wird, muss also erst wieder eine weitere Kopie angefertigt werden, in der die noch erforderlichen Korrekturen Berücksichtigung finden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die optimal erzielbaren Farbeigenschaften der von einem Farbnegativ durch ein photographisches Verfahren zu erhaltenden Kopien auf elektrischem Wege mittels eines Farbbildwiedergabegerätes ermittelt. Zu diesem Zweck werden elektrische Farbgrössen (Spannung, Strom) entsprechend je einer Grundfarbe des Farbnegativs erzeugt und dem Bildwiedergabegerät über ein photoelektrisches Übertragungssystem zugeführt. Die elektrischen Farbgrössen erfahren dabei erfindungsgemäss eine Umwandlung, die der Änderung der Grundfarben bei dem auf diese Weise nachzubildenden photographischen Verfahren entspricht. Weiters ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Eigenschaft des photoelektrischen Übertragungssystems, die einer ver- änderbaren Eigenschaft des photographischen Verfahrens, z.
B. der Stärke der Kopierlichtquelle für eine
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der Grundfarben, entspricht, zur Erreichung des optimalen Wertes variiert wird, bei dem das am Bildwie- dergabegerät erscheinende Bild eine befriedigende Farbqualität aufweist, so dass das photographische Ver- fahren mit der dem optimalen Wert entsprechenden Einstellung der veränderbaren Eigenschaft desselben durchgeführt werden kann.
Das Filmprüfgerät zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst ein Farbbildwiedergabegerät, dem die elektrischen Farbgrössen über ein photoelektrisches Übertragungssystem zugeführt werden, das an sich be- kannte Schaltelemente zur Nachbildung des photographisches Verfahrens sowie Einstellmittel zur Varia -
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ÜbertragungssystemsGrundfarben, entspricht.
Insbesondere werden im elektrischen Teil des Übertragungssystems eine aus der Farbfernsehtechnik bekannte Matrizenschaltung und nicht-lineare Verstärker vorgesehen, in denen Regler zur Einstellung der Übertragungscharakteristik für die den einzelnen Grundfarben entsprechenden elektrischen Farbgrössen angeordnet sein können.
Erfindungsgemäss ist es jedoch auch möglich, in den Abtaststrahlengang vor die Photozellen Farbfilter einzubringen.
Da die zur Erzielung einer befriedigenden Bildqualität im Bildwiedergabegerät vorgenommenen Änderungen im photoelektrischen Übertragungssystem durch Einstellen der entsprechenden Eigenschaften des photographischen Kopierverfahrens berücksichtigt werden können, ergibt sich der wesentliche Vorteil der Erfindung, dass es nicht mehr erforderlich ist, Probeexemplare des Positivfilmes herzustellen.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemässen Gerätes näher erläutert werden, durch das sich auch das erfindungsgemässe Verfahren verwirklichen lässt. In den beigefügten Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Herstellung einer Positivkopie aus einem Negativ, Fig. 2 eine Übersicht der Absorptionseigenschaften der Farbstoffe der positiven und negativen Filme der Fig. 1, Fig. 3 und 4 Kurven zur Erläuterung des in der Fig. 1 veranschaulichten Verfahrens, Fig. 5 ein Block-
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linearen Verstärkers, der eine mögliche Ausführungsform :
für das Gerät nach Fig. 5 darstellt, Fig. 7 ein
Schaltschema eines Teiles der Schaltung nach Fig. 6, Fig. 8 ein Schaltbild einer möglichen Ausführung- form eines zweiten nichtlinearen Verstärkers des Gerätes nach Fig. 5, Fig. 9 - 12 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise des Gerätes nach Fig. 5, Fig. 13 ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise des Gerätes nach Fig. 5 und Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Ausgleichsschaltung zur Korrektur der verschiedenen Empfindlichkeiten der Grundfarbenschichten.
Das Verständnis der folgenden Darstellung setzt eine Kenntnis des üblichen Kopierverfahrens zur Erzeugung von Positivkopien aus Negativfilmen voraus, und es soll daher erst an Hand der Fig. 1 dieses Verfahrens näher erläutert werden. Der erste Schritt dieses Verfahrens ist die Belichtung des Positivfilmes 10 mit Licht, das durch das Negativ 11 hindurchgegangen, ist. Der Negativfilm ist aus durchsichtigen Schichten zusammengesetzt, wobei die Schicht a einen blaugrünen, die Schicht b einen purpurnen und die Schicht c einen gelben Farbstoff enthält. Die Fig. 2 zeigt in übersichtlicher Form, wie diese Schichten des Negativs 11 verschiedene Farbkomponenten beeinflussen, wobei die Farben Rot, Grün und Blau durch ihre Anfangsbuchstaben gekennzeichnet sind.
Die Intensität jeder an den Positivfilm gelangenden Farbkomponente in einer dieser Grundfarben steht im umgekehrten Verhältnis zu der Dichte des entsprechenden Farbstoffes des Negativs. Unter Dichte ist dabei für jede Farbe der negative dekadische Loga rithmus der Transparenz des Farbstoffes für die entsprechende Farbe zu verstehen, wie aus der folgenden Darstellung näher ersichtlich sein wird. Für jeden Bildpunkt steht somit das Kopierlicht E, das zum Positiv 10 gelangt, sowohl im Hinblick auf die Intensität wie auch auf die Farbe im umgekehrten Verhältnis zum Original. Wo dieses z. B. einen grossen Inhalt an Rot zeigt, ist die rote Komponente, die das Positiv lu erreicht, sehr schwach.
Die den genannten Grundfarben entsprechenden, das Positiv 10 erreichenden Lichtmengen beeinflussen für die Grundfarben selektiv empfindliche Silberemulsionen des Positivs 10. Die Empfindlichkeiten dieser Emulsionen haben spektrale Verteilungskurven, die sich im wesentlichen nicht überschneiden, so dass jede Emulsion in erster Linie nur auf die entsprechende Grundfarbe anspricht, wobei ausserdem das Ansprechen bei gleicher Stärke der Grundfarben im wesentlichen gleich stark ist.
Das exponierte Positiv 10 wird dann einer chemischen Behandlung unterworfen, in deren Verlauf es der Einwirkung eines oder mehrerer Farbentwicklungsbäder ausgesetzt wird, so dass die exponierten Emulsionen zu Silberbildern reduziert werden. Dieses chemische Verfahren ist durch den Kasten 13 der Fig. 1
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angedeutet. Im Film entstehen durch dieses Verfahren den Grundfarben entsprechende Farbbilder, wobei die rotempfindliche Emulsion ein blaugrünes Bild, und die beiden übrigen Emulsionen in ähnlicher Weise komplementäre Bilder erzeugen. Die Schwärzung des Farbbildes ist in jedem Fall durch die Belichtung der entsprechenden Emulsion bestimmt. Nach Bildung der Farbstoffbilder werden die Silberbilder in üblicher Weise auf chemischem Wege entfernt.
Zur Betrachtung des auf den Positivfilm 14 aufgenommenen Bildes wird weisses Licht von einer Lichtquelle 15 durch den Film 14 zum Zuschauer geworfen. Die Farbstoffe des Films ergeben eine subtraktive Wiedergabe, so dass die Farbkomponenten des an den Zuschauer gelangenden Lichtes L im umgekehrten Verhältnis zur Dichte der entsprechenden Farbstoffe gemäss Fig. 2 stehen.
Die Darstellung der Fig. l ist offensichtlich auch für den Fall gültig, dass der Film mit einer undurchsichtigen weissen Trägerschicht versehen ist, wobei der Zuschauer sich auf derselben Seite des Films wie die Lichtquelle befindet.
Zum vollen Verständnis des Verfahrens nach Fig. 1 müssen noch zwei Eigenschaften des Positivfilms betrachtet werden. Es ist bekannt, dass sich die spektralen Absorptionskurven der Farbstoffe überschneiden, so dass jeder Farbstoff auch eine kleine Menge der beiden ihm nicht entsprechenden Grundfarben aufnimmt. Es ergibt sich also eine gegenseitige Beeinflussung der Grundfarben, die dazu neigt, die Farbsättigung des wiedergegebenen Bildes herabzusetzen. Eine typische Absorptionskurve eines Blaugrünfarbstoffes verläuft wie die Kurve 3a der Fig. 3. Bei erhöhter Dichte dieses Farbstoffes infolge einer Vergrösserung der auf ihn auftreffenden Lichtmenge ergibt sich auch eine verstärkte sekundäre Absorption von Grün und Blau im Film 14, wie durch die Kurve 3b dargestellt. Entsprechendes gilt für die beiden andern Farbstoffe.
Die zweite zu berücksichtigende, wichtige Eigenschaft des Positivfilms ist die Krümmung der Dichte- kurve. In der Fig. 4 stellt die Kurve 4a die Dichte D als Funktion von log E für eine Grundfarbenschicht dar. Dabei bedeutet E die Lichtmenge der entsprechenden Farbe, welche auf die Schicht eingewirkt hat, Für jeden Farbstoff besteht dabei ein Zusammenhang gemäss der folgenden Gleichung :
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wo ss die (veränderliche) Neigung oder der Differentialquotient der Kurve der Fig. 4 und k eine Konstante ist.
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Die obigen Gleichungen beziehen sich selbstverständlich nur auf eine Grundfarbe. k'ist eine Konstante und das negative Vorzeichen des Exponenten entspricht der Phasenumkehrung, die sich beim Betrachten des Positivfilms ergibt und die die vorhergehende Phasenumkehrung aufhebt, die sich im Zusammenhang mit der Herstellung der Filmkopie 10 ergab. Dabei hat E in Gleichung (2) dieselbe Bedeutung wie in Gleichung (1). Es ergibt sich somit ein positives Bild in Übereinstimmung mit dem Original.
Die Krümmung der Dichtekurve des Films ist also ein Ausdruck für die Nicht-Linearitäten desselben einschliesslich derjenigen der Aufnahmeempfindlichkeit der Emulsionen sowie derjenigen des Entwicklungverfahrens.
Die grösste Neigung der Dichtekurve im annähernd linearen Bereich 4a wird als das Gamma (y) der Emulsionsschicht bezeichnet. Die Kurve zeigt jedoch im"Fussteil"4b sowie im"Knieteil"4c erhebliche Abweichungen von dieser Neigung auf, die somit für die stärksten oder schwächsten einkommenden Lichtmengen zutreffen. Üblicherweise wird der Film nur in den Fuss- und Mittelbereichen verwendet, während der Kniebereich 4c im allgemeinen vermieden wird.
Durch Einsetzung von y statt ss in Gleichung (2) nimmt diese die folgende Form an :
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Diese Gleichung, in der y eine Konstante ist, gibt eine annähernd richtige Beschreibung über das Verhalten des positiven Films. Die Gammawerte der einzelnen Grundfarbenschichten sowie auch andere Konstanten der dargestellten Gleichungen brauchen nicht untereinander gleich zu sein.
Es wurde schon erwähnt, dass das Negativ 11 bei der Aufnahme verschiedenen Beleuchtungsverhält-
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nissen ausgesetzt sein kann. Eine entsprechende Korrektur kann beim Kopieren durch entsprechende Ein- stellung der Exponierzeit oder der Intensität der Lichtquelle sowie durch Abänderung der Farbe derselben herbeigeführt werden. Für den letzten Zweck kann es angebracht sein, verschiedene Lichtquellen für die drei Grundfarben vorzusehen, die je für sich einstellbar sind.
Zu bemerken ist, dass einer Erhöhung z. B. der roten, auf das Positiv einfallenden Lichtmenge eine Verstärkung des Blaugrüns des Films 14 entspricht, der eine Herabsetzung des zum Zuschauer gelangenden Rots entspricht, so dass also die Intensität des zum Zuschauer gelangenden Lichtes im umgekehrten Verhältnis zur Intensität der Kopierlichtquelle steht.
Die Fig. 5 veranschaulicht ein erfindungsgemässes Gerät, durch das man auf elektrischem Wege sich eine Auffassung darüber bilden kann, wie die positive Kopie eines gegebenen Negativs aussehen wird. Insbesondere ergibt sich dies durch die innerhalb der gestrichelten Linie 20 gezeigten Teile, deren Funktion derjenigen der innerhalb der gestrichelten Linie 16 der Fig. 1 gezeigten Teile entspricht. Wenn diese Voraussetzung erfüllt ist, entspricht einem vorgegebenen Wert für die Eingangslichtmenge E derselbe Wert des Ausgangslichtes L.
Das gezeigte Gerät umfasst eine Kathodenstrahlröhre 21 mit drei Elektronenstrahlen, die mit je einem zugeordneten Leuchtstoff auf dem Bildschirm zusammenwirken, was durch eine hinter dem Bildschirm sitzende Maske in bekannter Weise erreicht wird. Zur Wiedergabe des roten Bildinhaltes dient eine Kathode 22 mit Steuergitter 23, für den grünen Bildinhalt ist eine Kathode 24 mit Steuergitter 25 und für den blauen Bildinhalt eine Kathode 26 mit Steuergitter 27 vorgesehen. Es ist offensichtlich, dass auch andere Typen von Bildwiedergabegeräten verwendet werden können.
Der negative Film ist mit 28 bezeichnet. Für jede Grundfarbe, worunter in diesem Zusammenhang überhaupt ein Spektralbereich zu verstehen ist, soll nun eine Farbgrösse elektrischer Art erzeugt werden, die dem Bildinhalt an dieser Grundfarbe entspricht. Zu diesem Zweck soll das Negativ belichtet werden, wofür grundsätzlich zwei verschiedene Methoden angewandt werden können. Bei dem in der Fig. 5 ge- zeigten Gerät besteht die Lichtquelle aus einer Röhre 30, die einen eine Abtastbewegung durchführenden Lichtfleck erzeugt. Dieser besteht vorzugsweise aus weissem Licht und wird durch eine Linse 31 auf dem Negativ 28 fokussiert.
Nach Durchgang durch den Filmstreifen trifft das Licht auf ein Paar gekreuzter teildurchlässiger Spiegel 32 und 33, von denen der Spiegel 32 rotspiegelnd und für grün und blau durchlässig ist, während der Spiegel 33 blauspiegelnd und für rot und grün durchlässig ist, so dass das Eingangslicht E vom negativen Film 28 her in die Grundfarben rot, grün und blau aufgeteilt wird. Der Rotteil durchgeht
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die einer Farbeigenschaft des Originalfilms entspricht. Sie wird einem Verstärker 37R zugeführt.
In genau der gleichen Weise werden die Farbgrössen für grün und blau in entsprechenden Übertragungskanälen erzeugt, deren Teile wie entsprechende Teile des Rotkanals bezeichnet sind mit dem Unterschied, dass das R durch G bzw. B ersetzt wurde.
Eine andere Ausführungsform der genannten Teile könnte eine Lichtquelle ähnlich derjenigen der Fig. 1 haben, die den ganzen Negativfilm 28 mit weissem Licht belichtet, während der photoelektrische Aufnahmeteil aus einer Bildfängerröhre, z. B. einem Ortikon, bestehen kann.
In jedem Fall sollten die optischen und elektrischen Eigenschaften der Farbfilter sowie der photoelektrischen Aufnahmevorrichtungen so beschaffen sein, dass die Übertragung für jede Grundfarbe der entsprechenden Aufnahmeempfindlichkeit des Positivs entspricht. In gewissen Fällen kann es dabei von Vorteil sein, eine besondere Korrekturvorrichtung zu benutzen, die nachstehend an Hand der Fig. 14 erörtert werden wird.
Am Ausgang jedes Verstärkers 37 liegt ein Spannungsteiler 38, der vorzugsweise kalibriert ist und eine selbständige Einstellung der Amplitude der für jede Grundfarbe erzeugten Farbgrösse ermöglicht.
Das Prüfgerät umfasst ferner nichtlineare Verstärker 40R usw., deren hauptsächliche Aufgabe darin besteht, eine Nicht-Linearität entsprechend derjenigen der Kurve der Fig. 4 bei der Übertragung der Farb-
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Linearitäten schon in andern Teilen des Prüfgerätes vorhanden sind, sowie nach dem Gamma des Kopiermaterials. In gewissen Fällen kann die von den Verstärkern 40 zu verlangende Nicht-Linearität sehr klein oder vernachlässigbar sein, so dass diese Verstärker durch lineare Verstärker ersetzt oder sogar fortgelassen werden können.
Zur Erleichterung des Verständnisses soll ein möglichst vielseitiges Ausführungsbeispiel erläutert werden, bei dem die in der Fig. 6 dargestellte Schaltung die Verstärker 40 der Fig. 5 ersetzt. Die Schaltung umfasst drei, Übertragungswege für je eine Farbgrösse, die einander analog aufgebaut sind. Dies wird kon-
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sequent durch die Bezeichnungsweise angedeutet, bei der nur der am Ende hinzugefügte Buchstabe die entsprechende Farbe andeutet, die übertragen wird, während dieselbe Bezugsziffer für gleich gebaute Tei- le verwendet wurde. Durch die Klemmenbezeichnungen ist eindeutig angegeben, in welcher Weise die
Schaltung nach Fig. 6 im Prüfgerät nach Fig. 5 unterzubringen ist.
Die Schaltung umfasst für jede Grundfarbe einen logarithmischen Verstärker 400, der die seinem Eingang zugeführte, der Lichtstärke entspre- chende Spannung in eine dem Logarithmus dieser Spannung entsprechende Ausgangsspannung umwandelt.
Die Kennlinie der Ausgangsspannung V"als Funktion der Eingangsspannung V verläuft gemäss der Kurve
400a. Geeignete Schaltungen für solche Verstärker sind im Abschnitt 11 - 5 (Seiten 217 - 224) des Buches "Principles of Color Television", herausgegeben von der Leitung der Hazeltine Laboratorium, erschienen im Verlag von John Wiley & Sons, 1956, beschrieben. Im genannten Abschnitt werden die Schaltungen- als y -Korrekturschaltungen bezeichnet, deren Funktion im wesentlichen im Ziehen der Quadratwurzel be- steht.
Die beiden entsprechenden Kurven, d. h. der Quadratwurzel-und Logarithmus-Fufiktion, llaben aber einen derart ähnlichen Verlauf, dass bei geeigneter Wahl der Vorspannungen sich auch die Logarith- mierung mit der bekannten Schaltung ausführen lässt.
Ein nichtlinearer Verstärker weist, seiner Natur gemäss, bei verschiedenen Eingangsspannungspegeln verschiedene Werte des Verstärkungsmasses auf, so dass es erforderlich ist, den Spannungspegel am Ein- gang festzulegen, d. h. es muss an dieser Stelle die Gleichstromkomponente vorhanden sein.
Die Ausgangsspannungen der Verstärker 400 sind der Grösse log E für jede Grundfarbe proportional.
Sie werden linearen Verstärkern 401 zugeführt, deren Kennlinien somit die Form der Kurve 401a haben.
Durch passende Wahl des Verstärkungsmasses eines Verstärkers 401 lässt sich eine Übertragung entsprechend einem bestimmten Gamma verwirklichen. Dies entspricht einer Übertragung in genauer Übereinstimmung mit dem mittleren Teil der Kurve der Fig. 4.
Es ist jedoch, wie schon erwähnt wurde, üblich, den Farbfilm auch im Fussbereich 4b der Kurve aus- zunützen, wo die Neigung der Dichtekurve vom Wert y abweicht. Um eine Übertragung dieser Art zu verwirklichen, sind nichtlineare Verstärker 402 vorgesehen, deren Kennlinienverlauf mit der Kurve 402a übereinstimmt. Die Verstärkungszahl in dem Bereich des steilen linearen Anstieges der Kurve 402a sollte zusammen mit dem Verstärkungsmass entsprechend der Kurve 401a dem nachzubildenden y-Wert entspre- chen, während der gekrümmte Fussteil der Kurve 402 a eine Übertragung entsprechend dem Kurventeil 4b der Fig. 4 gewährleistet.
Eine beispielsweise Ausführung des Verstärkers 402R ist in der Fig. 7 dargestellt. Sie umfasst eine
Schaltung 405 zur Festlegung des Spannungspegels am Eingang einer Verstärkerröhre 406, in Überein- stimmung mit dem vorher Gesagten. Die Schaltung 405 ist eine übliche impulsgesteuerte Schaltung, deren
Dioden 407 und 408 während der Rücklaufintervalle durchlässig gemacht werden. Dies geschieht mittels von Ablenkkreisen herrührender Rücklaufimpulse, über deren Ursprung nachstehend gesprochen werden wird. Während eines Impulses wird der Spannungspegel in bekannter Weise durch die an einem einstell- baren Spannungsteiler 409 abgegriffene Spannung bestimmt.
Der Eingangsspannungspegel der Röhre 406 wird im Hinblick auf den Wert der durch einen Vorspan- nungskreis 410 erzeugten Vorspannung derart gewählt, dass eine an die Kathode der Röhre 406 angeschlos- sene Diode 411 gesperrt wird, wenn keine durch das Licht hervorgerufene Eingangsspannung vorhanden ist. In diesem Fall ist ein an der Kathode liegender Widerstand 412 wirksam, um eine beträchtliche Ge- genkopplung zu erzeugen, wodurch das Verstärkungsmass der Röhre 406 herabgesetzt wird. Die Ausgangs- spannung am Anodenwiderstand 413 der Rohre 406 hat dann einen niedrigen Wert. Dieser Arbeitszustand dauert, bis die Eingangsspannung gross genug wird, damit der Spannungsabfall über den Widerstand 412 die Vorspannung des Kreises 410 übersteigt.
Dabei wird die Diode 411durchlässig und ein durch sie an die
Kathode angeschlossener Nebenschlusskondensator 414 verbindet die Kathode mit Erde. Es erfolgt eine we- sentliche Herabsetzung der Gegenkopplung und eine entsprechende Erhöhung des Verstärkungsmasses der
Röhre 406, so dass sich für verschiedene Amplituden der Eingangsspannung verschiedene Verstärkungsmasse ergeben, in wesentlicher Übereinstimmung mit der Kurve 402a der Fig. 4. Die Wirkungsweise der Diode
411 hat tatsächlich einen mehr allmählichen Übergang vom einen Arbeitszustand zum andern, so dass ein ausgesprochener Knick in der Kurve nicht zu entstehen braucht. Der Verstärker 402R kann noch eine zu- sätzliche lineare Stufe 416 zur Phasenumkehr besitzen, damit die Ausgangsspannung mit der Eingangs- spannung gleichphasig wird.
Wenn es noch erforderlich sein sollte, eine Übertragung entsprechend dem Knieteil 4c (Fig. 4) zu bewirken, kann hiezu noch ein Verstärker derselben Art vorgesehen sein. Die Polarität der Diode 411 sollte dann gewechselt werden.
Die lineare Verstärkung braucht nicht in den Verstärkern 401 erreicht zu werden, sondern sie kann
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über die auf den Verstärker 400 folgenden Verstärker verteilt sein. Ausserdem können die "Fussteil-Ver- stärker" 402 fortgelassen werden, wenn die Krümmung 4b im Fussbereich nicht unbedingt wiedergegeben werden muss. Auch kann diese Krümmung gleichzeitig in den Verstärkern 400 vorhanden sein.
Am Ausgang der Verstärker 40 des Prüfgerätes nach Fig. 5 liegt eine Mischschaltung 41, die für jede
Grundfarbe einen Widerstand 42 enthält, über den die entsprechende FarbgrösseeinemnichtlinearenVer- stärker 45 zugeführt wird. Ausserdem sind kreuzverbundene Widerstände 43G und 43B vorhanden, durch die der roten Farbgrösse bestimmte Anteile der grünen bzw. blauen Farbgrössen hinzugefügt werden. Ent- sprechende Aufgaben haben die übrigen Widerstände 43 und 44. Der Anteil an den beiden andern Farb- grössen, der jeder Farbgrösse hinzuzufügen ist, richtet sich nach der Überlappung der Spektralkurven der Farbstoffe. Bei der grünen Farbgrösse z.
B. richtet sich der hinzugefügte Anteil der roten Farbgrösse nach dem Masse, in dem der Purpurfarbstoff des Positivfilms 14 auch eine Rotabsorption aufweist, so dass die Bemessung der Mischschaltung von der Eigenschaft des Positivmaterials abhängig ist.
Die Verstärker 45 haben eine exponentiale Kennlinie, wobei jedoch die Kennlinie der Kathodenstrahlröhre 21 eventuell zu berücksichtigen ist, so dass die sich durch die Nacheinanderschaltung dieser beiden Teile ergebende Kennlinie einen exponentialen Verlauf hat. Zu diesem Zweck sollten die NichtLinearitäten der Verstärker 45 und der Röhre 21 derselben Art sein, d. h. wenn die eine Einheit mit höherem Verstärkungsmass arbeitet, sollte dies auch für die andere zutreffen. Wegen der Nicht-Linearität muss selbstverständlich eine Gleichstromkomponente vorhanden sein. Ferner fordert der exponentiale Verlauf der Kennlinie, dass jede Einheit, d. h. sowohl der Verstärker 45 wie der entsprechende Teil der Kathodenstrahlröhre, bei hoher Lichtstärke das grössere Verstärkungsmass hat.
Für die höchste oder kleinste Lichtstärke wird im folgenden, ohne Berücksichtigung der Farben, die Bezeichnung "Weiss" bzw.
"Schwarz" verwendet werden. Dem Weiss des Bildes soll demnach ein Höchstwert des Übertragungsmasses entsprechen.
Für den Fall, dass die Verstärker 45 an entsprechenden Kathoden der Bildwiedergaberöhre 21 liegen, können die Kennlinien der Verstärker den Verlauf gemäss Fig. 11, d. h. einen im wesentlichen logarithmischen Verlauf haben. Der entsprechende Verlauf der Kathodenstrahlröhren-Kennlinie, u. zw. die Lichtstärke L als Funktion der Kathodenspannung Vc ist in der Fig. 12 dargestellt.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform für den als Beispiel gewählten Verstärker 45R. Er enthält eine an die Eingangsklemme 46 angeschlossene lineare Stufe 50, deren Ausgangsspannung einer Verstärkerröhre 51 zugeführt wird. Diese hat zusammen mit einer Röhre 53 einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 52. Ein Spannungsteiler 54 dient zur Zuführung von Gittervorspannungen zu den Röhren 51 und 53. Der Ver bindungspunkt 55 der zur Zuführung der Vorspannungen dienenden Widerstände 56 und 57 ist über einen Kondensator 58 für Wechselspannungen geerdet.
Die verstärkte Ausgangsspannung der Röhre 51 wird über einen Kopplungskondensator 59 einer aus zwei Röhren 61 und 62 zusammengesetzten Kathodenverstärkerstufe 60 zugeführt. Nach dem Kondensator 59 liegt eine Schaltung 64 zur Erzeugung der Regelspannung am Eingang des Kathodenverstärkers 60. Da dieser mit der Kathode 22 der Kathodenstrahlröhre galvanisch verbunden ist, erhält auch die Kathode dieser Röhre dadurch die Gleichspannung. Die Schaltung 64 umfasst ein Paar entgegengesetzt polarisierter Dioden 67 und 68, die durch den Eingangsklemmen 69 und 70 zugeführte Rücklaufimpulse, die z.
B. einem Ablenkspannungserzeuger entnommen werden können, periodisch durchlässig gemacht werden, wodurch eine Festlegung des Spannungspegels am rechten Belag des Kondensators 59 gemäss der Einstellung an einem Spannungsteiler 71 erfolgt.
Der Verstärker gemäss Fig. 8 umfasst ferner eine nichtlineare Gegenkopplungsschleife mit hohem Ver-
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lineare Verstärkung der Ausgangsspannung des Kathodenverstärkers 60 und kehrt gleichzeitig die Phase dieser Spannung um. Die Ausgangsspannung der Röhre 74 wird über die Röhre 53 dem gemeinsamen Kathodenwiderstand 52 der Röhren 51 und 53 zugeführt, wobei die Röhre 53 als Kathodenverstärker arbeitet.
Wegen der Phasenumkehr in der Röhre 74 ist die dem Widerstand 52 zugeführte Spannung gleichphasig mit der Eingangsspannung der Röhre 51. Die Nicht-Linearität der Röhre 74 wirkt sich aber auf die Funktion des Verstärkers aus. Diese Röhre hat vorzugsweise eine Kennlinie vom Exponentialtyp und arbeitet mit grösserer Verstärkung bei erhöhter Eingangsamplitude am Steuergitter. Dem entspricht eine höhere Verstärkung der Gegenkopplungsschleife bei grösserer Amplitude der Eingangsspannung der Röhre 51, d. h. der Verstärkungsfaktor der Schaltung nimmt bei erhöhter Eingangsamplitude ab, da die Gegenkopplung dabei stärker wird. Es ergibt sich so eine Arbeitskurve gemäss Fig. 11.
Es wurde schon im Zusammenhang mit den Verstärkern 40 erwähnt, dass das Prüfgerät als Ganzes eine Nicht-Linearität entsprechend dem y-Wert des Positivfilms und eventuell auch eine oder zwei zu-
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sätzliche Krümmungen entsprechend den Bereichen 4b und 4c der Dichtekurve aufweisen sollte sowie dass diese Nicht-Linearität ganz oder zum Teil in den Verstärkern 40 vorhanden sein kann. Die Krümmung entsprechend dem Fussbereich 4b sollte vor der Mischschaltung 41 vorgesehen sein. Betreffend die Nicht-Linearität zur Nachbildung des y-Wertes aberliegen dieVerhältnisse anders, indem diese Nicht-Linearitätteilweise in den Verstärkern 45 und der Röhre 21 vorhanden sein kann.
Wenn der Fussbereich nicht berücksichtigt werden muss, kann es sein, dass die Nicht-Linearität der Verstärker 45 in Kombination mit der Kathodenstrahlröhre zur Nachbildung des y-Wertes ausreicht. In diesem Fall könnten die Verstärker 40 aus nur den logarithmischen Verstärkern 400 unter Fortlassung der Verstärker 401 und 402 bestehen. Die dem Gamma entsprechende Nicht-Linearität ist dabei teilweise in den Verstärkern 400 vorhanden. Die Verteilung derselben zwischen den logarithmischen Verstärkern und den Exponentialverstärkern (einschliesslich der Kathodenstrahlröhre) ist vom y-Wert des Films abhängig.
Je grösser dieser Wert, desto kleiner ist die Nicht-Linearität, die von den Verstärkern 400 gefordert werden muss. Bei hohen y-Werten können sogar die Verstärker 400 fortgelassen werden. Wenn der y-Wert des Films bei 4 liegt, muss noch etwas Nicht-Linearität in den Verstärkern 40 vorhanden sein, damit die Wiedergabe einwandfrei wird. Diese Nicht-Linearität sollte einem Verhältnis von ungefähr 10 db zwischen höchstem und niedrigstem Verstärkungsgrad entsprechen.
Damit die Nicht-Linearitäten der logarithmischen Verstärker 40 zum y-Wert beitragen, ist wesentlich, dass das veränderliche Verstärkungsmass dieser Verstärker dann seinen Höchstwert aufweist, wenn die Verstärker 45 ihr höchstes Verstärkungsmass haben, d. h. wenn die Kathodenstrahlröhre ihre höchste Lichtstärke erzeugt. Es trifft übrigens auch für diese Verstärker zu, dass die Nicht-Linearität verteilt sein kann, wenn z. B. für die Aufnahme ein Orthikon verwendet wird, das eine zu diesem Zweck geeignete Nicht-Linearität hat. Wesentlich ist in jedem Fall, dass das Übertragungsmass von dem vom Negativ herrührenden Licht bis zum Ausgangslicht der Bildwiedergaberöhre mit dem nichtlinearen Übertragungsmass für die entsprechende Farbe des Positivs übereinstimmt.
Wenn das Gerät zur Herstellung von Positiven aus Negativaufnahmen verwendet wird, muss man selbstverständlich darauf achten, dass das Gerät als Ganzes eine Phasenumkehr bewirkt.
Das Gerät besitzt auch eine Ablenkschaltung zur Erzeugung von geeigneten Ablenkspannungen für die Röhren 30 und 21. Diese Spannungen werden den Ablenkwicklungen 81 bzw. 82 zugeführt und bewirken die gleichlaufende Abtastung durch die Elektronenstrahlen der Röhren. Während der Rücklaufintervalle werden die Kathodenstrahlen durch an die Steuergitter gelegte Impulse unterdrückt, die in mit der Ablenkschaltung synchronisierten Impulserzeugern 84 und 85 erzeugt werden.
Die Arbeitsweise des Gerätes nach Fig. 5, durch die es das photographische Verfahren zur Herstellung einer Positivkopie genau nachbilden kann, soll jetzt näher erläutert werden. Erwähnt wurde schon, dass die elektro-optischen Aufnahmevorrichtungen elektrische Farbgrössen erzeugen, die je einer Grundfarbe, d. h. einem Spektralbereich des Bildes entsprechen. Am Ausgang der Photozelle 36R entsteht z. B. eine Spannung, wie in der Fig. 9 durch die Kurve A dargestellt ist. Die Teile a dieser Kurve entsprechen einer abgetasteten Zeile, während die Teile b während des Zeilenrücklaufs entstehen, wo der Lichtfleckabtaster 30 durch die Einwirkung eines Impulses des Impulserzeugers 84 ausgeschaltet ist. Während dieser Intervalle nimmt die Spannung A einen Mindestwert an, der dem Wert Null für das Licht entspricht.
Höhere Werte der Lichtstärke entsprechen einem Ansteigen der Kurve über das Schwarzniveau hinaus. Es ergibt sich hieraus, dass es in den Fällen, wo ein bestimmter Lichtwert einem bestimmten Potential zuzuordnen ist, erforderlich ist, dass die Gleichstromkomponente mit übertragen wird. Der Lichtfleckabtaster 30 entspricht in seiner Funktion der Lampe 12 in Fig. 1 mit dem Unterschied, dass er die Bildpunkte in
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lichkeitskurve für jede Grundfarbe bei der Übertragung über den entsprechenden Übertragungsweg sollte mit der entsprechenden Kurve für die Emulsion des Positivfilms möglichst genau übereinstimmen. Hiezu ist nicht erforderlich, dass die Aufnahmeempfindlichkeitskurven denen des Positivfilms genau entsprechen, sondern nur, dass das Endergebnis in den beiden Fällen das gleiche ist.
Wenn auch die Aufnahmeempfindlichkeiten sich genau entsprechen, wird das Gerät für jede Art von Negativfilm verwendbar sein, andernfalls wird die Verwendung einer bestimmten Ausführung des Gerätes auf einen besonderen Typ von Negativfilm beschränkt sein. Es ist in diesem Zusammenhang auch zu bemerken, dass die Aufnahmeempfindlichkeit der Filmemulsionen von der spektralen Energieverteilung der Lichtquelle 12 abhängig ist. Ähnliches trifft auf den Abtaster 30 der Fig. 5 zu. Die Verteilerkurve der Lichtquelle ist somit im Zu- samenhang mit der Empfindlichkeit zu berücksichtigen. Näheres hierüber wird nachstehend im Zusammenhang mit der Korrekturvorrichtung für die Aufnahmeempfindlichkeit nach Fig. 14 ausgeführt werden.
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Die Ausgangsspannungen der Vervielfacher 36 werden den Verstärkern 37 zugeführt, deren Verstärkungen eingestellt werden können, um einen Ausgleich der etwa unterschiedlichen Empfindlichkeiten der verschiedenen Farbgrössenkanäle zu bewirken. Bei einem üblichen Lichtfleckabtaster ist z. B. das Licht überwiegend grün und im roten und blauen Bereich schwächer. Dies kann dadurch ausgeglichen werden, dass die Verstärkung der Verstärker 37R und 37B grösser gemacht wird als die des Verstärkers 37G.
Die Spannungsteiler 38 sollen eine Einstellung der Verstärkung der drei Farbgrössen unabhängig voneinander ermöglichen. Auf die Bedeutung dieser Einstellmöglichkeit wird nachstehend eingegangen werden.
Die Arbeitsweise der Verstärker 40 wird jetzt für den allgemeineren Fall erläutert werden, dass bei der Übertragung auch die Krümmung im Bereich 4b der Kurve der Fig. 4 wiederzugeben ist. Der Kennlinienverlauf der Verstärker soll dann mit der Kurve B der Fig. 10 übereinstimmen. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass es sich, abgesehen von dem Bereich der kleinsten Eingangsspannungen, um eine im wesent-
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haben,denfalls ergibt die Übertragung durch die Verstärker 40 eine Ausgangsspannung im wesentlichen entspre- chend dem Logarithmus der Eingangsspannung, d. h. die Ausgangsspannung entspricht der Dichte statt der Lichtstärke, da zwischen diesen beiden Grössen bekanntlich ein logarithmischer Zusammenhang besteht.
Die Kurve B der Fig. 10 kann mittels der Ausführungsform der Fig. 6 für die Verstärker 40 verwirklicht werden. Bei der Übertragung durch nichtlineare Stufen muss auf den Spannungspegel achtgegeben werden. Im vorliegenden Fall entspricht der Schwarzwert der Kurve A der Fig. 9, d. h. der Teil C dieser Kurve, einem festzuhaltenden Spannungspegel, und die Stabilisiervorrichtungen für den Einsatz der Regelspannung sollten mit Bezug auf diesen Pegel wirksam sein. Wenn diese Voraussetzung erfüllt ist, ist die Ausgangsspannung eines Verstärkers 400 wegen ihrer logarithmischen Natur der Dichte proportional die der Menge des aufgenommenen Lichtes entspricht. Die logarithmischen Spannungen werden in den Verstärkern 401 verstärkt, deren Verstärkung so eingestellt wird, dass ein gewünschter y-Wert zustandekommt, entsprechend dem mittleren Teil der Kurve der Fig. 4.
Darauf folgt eine Verstärkung in den Krümmungsverstärkern 402, deren Kennlinien der Kurve 402a entsprechen, so dass die Ausgangsspannungen an den Klemmen 40d. e, f der Fig. 6 genau einem Schwärzungswert für eine Schicht des Positivfilms 14 entsprechen. Es ist selbstverständlich, dass die Verstärker 401 nicht als gesonderte Einheiten vorhanden sein müssen, sondern die entsprechende lineare Verstärkung kann über die folgenden Stufen verteilt sein.
Entsprechendes gilt auch für die Verstärker 400 und 402. Z. B. können die Verstärker 400R und 402R durch einen einzigen Verstärker mit gleichwertigen Übertragungseigenschaften ersetzt werden.
Die Dichtespannungen werden darauf der Mischschaltung 41 zugeführt, in der jeder Farbgrösse bzw.
Dichtespannung ein Teil der beiden andern hinzugefügt wird, was in Übereinstimmung mit den spektralen Wirksamkeitsbereichen der Farbstoffe des Positivfilms zu erfolgen hat. Mit Bezug auf z. B. die roteFarbgrösse ist der Widerstand 42R wesentlich kleiner als die Widerstände 43G und 43B, so dass die Spannung am Eingang des Verstärkers 45R im wesentlichen der roten Farbgrösse entspricht in Übereinstimmung mit
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blaugrünen Farbschicht, sondern daneben auch in gewissem Masse durch die Dichte der beiden andern Farbschichten bestimmt wird. Die Dichte dieser Farbschichte richtet sich auf der andern Seite nach der Menge des grünen oder blauen Lichtes, das die grüne bzw. blaue Emulsion erreicht. In Übereinstimmung hiemit fügt die Mischschaltung 41 der roten Farbgrösse entsprechende Anteile der grünen und der blauen Farbgrösse hinzu.
Diese Zusammensetzung kann deshalb linear erfolgen, weil es eben Dichtungsspannungen sind, die der Mischschaltung zugeführt werden, so dass die additive Zusammensetzung in übereinstimmender Weise erfolgt wie für die Dichte hintereinander liegender Absorptionsschichten.
Die am Ausgang der Mischschaltung vorhandenen sekundären Farbgrössen werden danach über die Verstärker 45 je einer der Kathoden 22, 24 und 26 zugeführt. Das hiedurch entstehende Bild auf dem Bildschirm der Röhre 21 ist ihrem Charakter nach positiv, weil das Prüfgerät als Ganzes eine Phasenumkehr durchgeführt hat.
Die Verstärker 45 haben, wie erwähnt, eine Kennlinie gemäss Kurve C der Fig. 11. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 für einen dieser Verstärker ergibt sich die Nicht-Linearität durch die nichtlineare Eigenschaft der Gegenkopplungsschleife, genauer gesagt der Röhre 74 dieser Schleife. Das Festlegen des Spannungspegels am Eingang geschieht mittels der Schaltung 64, die während der Rücklaufintervalle durch vom Impulserzeuger 84 oder 85 zugeführte Rücklaufimpulse wirksam wird. Die Ausgangsspannung an der
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Klemme 47 schliesst daher die Gleichstromkomponente ein. Sie wird der Kathodenstrahlröhre 21 zugeführt, deren Kennlinie einen Verlauf gemäss Kurve D der Fig. 12 hat.
Dem Neigungssinn dieser Kurve entsprechend findet hier eine Phasenumkehr statt, so dass der Bezugspegel, der in den früheren Stufen dem Schwarzwert entsprach, nunmehr dem Weisswert des wiedergegebenen positiven Bildes entspricht. Ausser mit Bezug auf die Lichtstärke ist das positive Bild auch mit Bezug auf die Farbzusammensetzung dem Negativ entgegengesetzt. Wenn z. B. ein bestimmter Bildpunkt eine blaugrüne Farbe hat, bedeutet dies, dass das den Vervielfachern zugeführte Licht im wesentlichen aus Grün und Blau besteht. Die Phasenumkehr bewirkt hier, dass im wiedergegebenen Bild im wesentlichen nur Rot, aber kein Grün oder Blau vorhanden ist. Der blaugrüne Bildpunkt des Negativs entspricht somit einem roten Bildpunkt des Positivbildes.
Es wurde schon erwähnt, dass die Nicht-Linearität der Kathodenstrahlröhre sich zu derjenigen derVerstärker 45 addiert, so dass die resultierende Kennlinie dieser beiden Stufen zu berücksichtigen ist. Diese Kennlinie sollte einen exponentialen Verlauf haben entsprechend der Eigenschaft der Farbschichten des Positivfilms bei der subtraktiven Farbwiedergabe. Für eine Farbschicht ist das durchgelassene Licht deren Transparenz proportional, so dass z. B. für die blaugrüne Farbschicht mit Bezug auf Rot die folgende Gleichung besteht :
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wo Lr die rote Komponente des durchgelassenen Lichtes,
Ls das von der Quelle 15 erzeugte Licht und
Tc die Transparenz des blaugrünen Farbstoffes bezeichnet.
Zwischen der Dichte D einer Farbschicht und ihrer Transparenz T besteht die Gleichung :
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wobei der Logarithmus zur Basis 10 genommen wird. Aus den beiden Gleichungen (3) und (4) ergibt sich die Relation :
EMI9.3
Die resultierende Lichtstärke ist somit eine Exponentialfunktion der Dichte. Da die Eingangsspannungen an den Verstärkern 45 der Dichte entsprechen, ist es klar, dass eine exponentiale Verstärkung stattfinden muss.
Bei einem Farbfilm liegen die Verhältnisse ähnlich wie bei einer einzigen Farbschicht mit dem Unterschied, dass es sich um drei hintereinander liegende Farbschichten handelt, wobei ausserdem eine Überschneidung zwischen den Farbschichten vorhanden ist, da jede Farbschicht neben ihrer eigenen Grundfarbe auch die beiden andern Grundfarben beeinflusst. Für diesen Fall gilt :
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wobei Lo die vom Film durchgelassene Lichtmenge und
Tf die Transparenz des Films bezeichnet.
Die Transparenz Tf setzt sich aus den Transparenzen der einzelnen Bestandteile multiplikativ zusammen gemäss der Gleichung :
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wobei c, m, y und x für Blaugrün, Purpur, Gelb bzw. die Filmträgerschicht bezeichnen.
Zu beachten ist betreffend die Grössen T, dass sie von der spektralen Zusammenhang des Lichtes abhängig sind.
Aus der Gleichung (4) ergibt sich die resultierende Dichte Df des Filmes gemäss :
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woraus folgt :
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oder
EMI10.2
Man sieht also, dass die Dichte sich additiv zusammensetzt.
Aus der Gleichung (8) ergibt sich :
EMI10.3
Einsetzung in die Gleichung (6) ergibt :
EMI10.4
Hieraus folgt unter Benutzung der Gleichung (10) :
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Die durch die Gleichung (L3) zum Ausdruck kommende exponentiale Beziehung zwischen der Lichtmenge und Dichte der Farbschicht muss durch eine entsprechende exponentiale Übertragungseigenschaft des Prüfgerätes nachgebildet werden, wobei diese Nachbildung nach erfolgter Mischung in der Schaltung 41 zu erfolgen hat, weil die Schaltung 41 additiv arbeitet, was zur Voraussetzung hat, dass es sich um Dichtespannungen handelt.
Es soll jetzt erläutert werden, wie das Gamma des positiven Films bei der Übertragung einer Farbgrösse nachgebildet wird. In diesem Zusammenhang ist das'Nacheinanderschalten der logarithmischen Verstärkerstufe und der exponentialen Stufe von wesentlicher Bedeutung, denn, unter der Voraussetzung, dass ein gewisses Mass an Verstärkung zwischen den Stufen vorhanden ist, hat eine solche Schaltung eine einer Potenzfunktion entsprechende Kennlinie, deren Exponent so bemessen werden kann, dass er einem erwünschten y-Wert entspricht.
Dies kann am einfachsten an Hand der Fig. 13 überblickt werden, in der eine logarithmische Stufe 90, eine lineare Stufe 91 und eine exponentiale Stufe 92 in der genannten Rei-
EMI10.6
mische Kennlinie 90a entsprechend einer Gleichung :
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Die lineare Kennlinie 91a der Stufe 91 entspricht der Gleichung :
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wo y eine Konstante bedeutet.
Die Exponentialkennlinie 92a der Stufe 92 entspricht der Gleichung :
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Die Bezeichnungen e1 usw. bedeuten die Spannungen an den in der Figur gezeigten Punkten. Unter Anwendung der Gleichungen (14)- (16) ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen e und e :
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oder
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d. h., es handelt sich um eine Potenzfunktion mit dem Exponenten y.
Wenn eine Phasenumkehr vorgesehen wird, ändert sich das Vorzeichen des Exponenten in der Gleichung (18) und sie nimmt folgende Form an :
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Ein Vergleich der Gleichung (19) mit der folgenden Gleichung
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die mit der Gleichung (2a) übereinstimmt und die Kennlinien für den Positivfilm darstellt, ergibt, dass eine Nachbildung des y-Wertes des Positivfilms möglich ist, wenn das y der Gleichung (19) den entspre- chenden Wert hat. Das Gesagte trifft auf jede Grundfarbe für sich zu.
Bei der praktischen Ausführung bestehen selbstverstandlich Abweichungen gegenüber der grundsätzlichen Darstellung der Fig. 13, so dass z. B. die eventuell vorhandene Verstärkung in der logarithmischen oder exponentialen Stufe zu berücksichtigen ist, wie auch die Quadratwurzel-Kennlinie der Röhre 21.
Das erforderliche Mass an y-Verstärkung und die Art und Weise, wie es auf die verschiedenen nichtlinearen Stufen jedes Übertragungskanals verteilt wird, kann an Hand des für'jede nichtlineare Stufe erforderlichen Masses an Differential-Verstärkung ermittelt werden. Der Ausdruck "Differential-Verstär- kung" bezieht sich auf die Neigung der Übertragungskennlinie der Stufe in einem bestimmten Punkt. Unter der Annahme, dass die Arbeitsbedingungen einer Stufe bekannt sind, kann der Variationsbereich der Differential-Verstärkung, d. h. das Verhältnis zwischen ihrem grössten und ihrem kleinsten Wert, errechnet werden. Dabei kommt selbstverständlich in jedem Fall nur der tatsächlich auszunützende Bereich jeder in Frage kommenden Kennlinie in Betracht, sei es die eines Filmfarbstoffs oder einer Verstärkerstufe.
Dies ist von besonderer Bedeutung, weil der praktische Arbeitsbereich des Negativfilms und somit auch der durch die Vervielfacher erzeugten Farbgrössen in den meisten Fällen den Arbeitsbereich des Positivfilms wesentlich übersteigt. Beim erfindungsgemässen Prüfgerät muss diese Eigenschaft des Positivfilms berücksichtigt werden. Es sei z. B. angenommen, dass der Positivfilm den y-Wert 4 hat sowie dass der zur Verfügung stehende Kontrastbereich des wiedergegebenen Bildes dem Verhältnis 100 : 1 entspricht.
Bei einem Zusammenhang gemäss der Gleichung (20) zwischen dem einfallenden Licht E und dem ausgehenden Licht L kann die in Dezibel ausgedrückte Differential-Verstärkung als Funktion von L (in Dezibel) durch folgende Gleichung beschrieben werden, die durch Differentation und Vereinfachung der Gleichung (20) zu erhalten ist :
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Das Kontrastverhältnis 100 : 1 entspricht, in Dezibel gemessen, einer Schwankung von 0 zu 40. Die Einsetzung dieser Werte in die Gleichung (21) unter Benutzung des y-Wertes 4 und die Subtraktion der beiden so entstehenden Ergebnisse ergibt, dass der Schwankungsbereich, der für die Differential-Verstärkung erforderlich ist, d. h. das Verhältnis der grössten zu der kleinsten Verstärkung, 50 Dezibel beträgt.
In ähnlicher Weise kann gezeigt werden, dass die Differential-Verstärkung des Exponentialteiles des vorliegenden Prüfgerätes in folgender einfacher Beziehung zum ausgehenden Licht L steht :
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wobei V die Eingangsspannung der Exponentialstufe bedeutet.
Für einen Kontrastbereich von 40 Dezibel gibt die Gleichung (22) an, dass das entsprechende Verhältnis der Differential-Verstärkungen der Exponentialstufen auch den Wert 40 Dezibel haben wird. Das Verhältnis von grösster und kleinster Neigung innerhalb des Arbeitsbereiches der nichtlinearen Kurve 92b der Fig. 13 soll also 40 Dezibel sein. Es bleiben noch 10 Dezibel Verstärkungsschwankung, die in der logarithmischen Stufe unterzubringen sind.
Das Verhältnis der grössten zur kleinsten Neigung der Kennlinie ist ein Mass für die Nicht-Linearität.
Es ergibt sich also, dass der grösste Teil der Nicht-Linearität unter den angenommenen Verhältnissen im
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Exponeniialteil des Prüfgerätes vorhanden sein wird, während ein kleinerer Teil im logarithmischen Verstärker liegt. Ein Vergleich der Gleichungen (21) und (22) zeigt, dass bei grösseren Werten von y ein immer grösserer Teil der Nicht-Linearität auf die Exponentialstufen und ein entsprechend kleinerer Teil auf die logarithmischen Stufen entfällt. Wenn y wesentlich höher als 4 wird, ist der Bedarf an Nicht-Line-
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eine lineare ersetzt werden kann.
Bei einem y-Wert von 4 kann man möglicherweise noch ohne die logarithmische Stufe auskommen, jedoch sollte dies nicht getan werden, wenn auf eine einwandfreie Wiedergabe mit richtigem Kontrastverhältnis Wert zu legen ist.
Bei einer Kathodenstrahlröhre der in Frage kommenden Art entspricht die Nicht-Linearität einem Verhältnis der grössten zur kleinsten Differential-Verstärkung von ungefähr 20 Dezibel, so dass, wenn der Exponentialteil insgesamt 40 Dezibel haben soll, die restlichen 20 Dezibel in den nichtlinearen Verstärkern vorgesehen werden müssen. Die nichtlinearen Stufen sind zweckmässig so auszubilden, dass ihre Nicht-Linearitäten derselben Art sind, d. h., dass die verschiedenen Stufen gleichzeitig bei grösster bzw. kleinster Differential-Verstärkung arbeiten. Dass diese Bedingung im vorliegenden Fall erfüllt ist, ist aus den Kurven der Fig. 10,11 und 12 ersichtlich. Von der Wiedergabe der Krümmung im Fussbereich wurde dabei abgesehen, d. h., es wurde von der Kurve B' der Fig. 10 ausgegangen.
Der Höchstwert der Verstärkung entspricht dabei Weiss im wiedergegebenen Bild.
Die Bemessung der Verstärkung der verschiedenen Teilverstärker hat mit Rücksicht auf die Bedingung zu erfolgen, dass jede nichtlineare Stufe in einem Bereich mit der erwünschten Variation der Nicht-Linearität arbeitet. Es ist dabei am zweckmässigsten, von der Kathodenstrahlröhre 21 auszugehen und rück-
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weiter zutrastbereich festgelegt wird. Im angenommenen Fall soll die Lichtausbeute der Kathodenstrahlröhre den
Kontrastbereich 100 : 1 entsprechend dem Verhältnis 40 Dezibel haben. Hiedurch wird die Vorspannung sowie der Schwankungsbereich der Eingangsspannung für jeden Kathodenstrahl der Röhre bestimmt.
Das
Verstärkungsmass der Verstärker 45 muss dann so gewählt werden, dass die Ausgangsspannung dieser Forde- rung entspricht, wobei ausserdem die Nicht-Linearität einer Variation von 20 Dezibel der Verstärkung entsprechen soll. Die Eingangsspannungen der Verstärker 45 müssen eine hiefür geeignete Amplitude auf- weisen, und dadurch werden auch die Ausgangsspannungen der als logarithmisch vorausgesetzten Verstär- ker 40 bestimmt. Für diese Verstärker ist ausserdem zu beachten, dass eine Nicht-Linearität entsprechend einem Verstärkungsverhältnis von 10 Dezibel vorzusehen ist.
Die vorhergehende Darstellung berücksichtigte nicht die Krümmung im Fussbereich 4b der Kurve der Fig. 4. Diese Krümmung wird durch entsprechende Änderung der Verstärkung oder der dem y-Wert entsprechenden Nicht-Linearität innerhalb des entsprechenden Variationsbereiches der Farbgrössen-Spannungen herbeigeführt. Ein Ausführungsbeispiel hiefür in der Form der Verstärker 402 wurde im Zusammenhang mit der Fig. 6 erläutert.
Die logarithmischen Stufen hatten, wie erwähnt, die Aufgabe, die einer Intensität oder Lichtstärke entsprechenden Spannungen in die der Dichte entsprechenden Spannungen umzuwandeln. In scheinbarem Widerspruch hiezu steht die Angabe, dass bei grösserem Gamma ein kleineres Mass an Nicht-Linearität in den Verstärkern 40 erforderlich wird. Der Widerspruch ist jedoch nur scheinbar, denn wenn das Mass an Nicht-Linearität, das in den Verstärkern 40 erforderlich ist, abnimmt, so ist dies damit gleichwertig, dass diese Verstärker in einem kleineren Bereich ihrer logarithmischen Kennlinie arbeiten müssen. Die Arbeitsweise ist nach wie vor logarithmisch, jedoch kann ersichtlicherweise bei sehr kleinem Arbeitsbereich der logarithmische Verstärker annähernd als mit einem linearen Verstärker gleichwertig betrachtet werden.
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, wie auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre ein positives Bild zustandekommt, das genau gleichwertig ist mit dem Bild, das unter bestimmten Verhältnissen hinsichtlich Belichtung und Eigenschaften der Farbstoffe usw. auf photographischem Wege zu erhalten wäre. Es soll jetzt erklärt werden, wie man sich mittels des erfindungsgemässen Prüfgerätes eine Auffassung darüber bilden kann, wie das photographische Verfahren durchzuführen ist, so dass dieses Verfahren nicht wiederholt zu werden braucht. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass ein Exponierungsfehler oder ein Farbenfehler des negativen Films gewöhnlich durch passende Änderung der Intensität oder der Farbe der Lichtquelle 12 ausgeglichen werden kann.
In den meisten Fällen wird man es vorziehen, den Ausgleich bei der Belichtung durchzuführen stattbeim chemischen Verfahren, bei dem eine bestimmte Abänderung schwieriger zu überblicken ist, so dass es wünschenswert ist, keine Änderung in diesem Verfahren vorzunehmen. Der erforderliche Ausgleich lässt sich fast immer in dieser Weise erzielen.
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Das Prüfgerät ist zu diesem Zweck mit einer Anordnung versehen, durch die eine Änderung der In- tensität oder der Farbe der beim Kopierverfahren verwendeten Lichtquelle nachgebildet werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform dienen diesem Zweck die Spannungsteiler 38 (s. Fig. 5), die mit kalibrierten Einstellknöpfen versehen sind. Die Kalibrierungen geben die entsprechenden Licht- und Farbenstärken beim photographischen Kopieren an, so dass man durch Einstellung der kalibrierten Knöpfe, bis das Bild der Kathodenstrahlröhre von einwandfreier Qualität ist, unmittelbar an den eingestellten Kalibrierwerten ablesen kann, wie das photographische Verfahren durchzuführen ist, damit das hiedurch erzeugte Bild mit dem auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre übereinstimmt.
Bei einem üblichen Kopierverfahren werden die Abänderungen dadurch herbeigeführt, dass für jede der drei Grundfarben eine einstellbare Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist, durch welche die Intensität dieser Farbe geändert wird.
Zur Anpassung an ein solches Verfahren können die Einstellknöpfe des vorliegenden Gerätes mit einer dem Dämpfungsmass entsprechenden Skala versehen sein.
Die Verwendung elektrischer Spannungsteiler setzt voraus, dass die Photovervielfacher sowie andere, den Spannungsteilern vorausgehende Stufen im wesentlichen linear sind, damit auch die Skalen linear werden. Wenn nichtlineare Skalen verwendet werden, können die Angaben, die zur Einstellung der Komponenten des Kopierlichtes dienen sollen, entweder durch mathematische Berechnungen oder durch ziemlich umfassende Tafeln ermittelt werden. Solche Tafeln müssen einen grossen Umfang haben, da jeder der drei Knöpfe des Spannungsteilers unabhängig von den andern eingestellt werden kann, so dass eine grosse Anzahl von möglichen Kombinationen vorhanden ist. Eine alternative Möglichkeit besteht in der optischen Regulierung der Verstärkung, z. B. mittels kalibrierter optischer Filter, die zwischen den negativen Film 28 und die Vervielfacher 36 eingeschaltet sind.
Diese Filter können dann eingestellt werden,
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tivfilms herzustellen.
Es wurde schon erwähnt, dass es unter Umständen mit Schwierigkeiten verbunden sein kann, die Ein-
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schiedenen farbempfindlichen Emulsionen des Positivfilms auszubilden. In solchen Fällen kann die mangelnde Übereinstimmung durch eine Korrekturvorrichtung ausgeglichen werden.
Insbesondere bei Abtastern mit beweglichem Lichtfleck ist eine Schwierigkeit in dieser Hinsicht vorhanden, da die spektrale Energieverteilung des Lichtes im allgemeinen nicht gleichmässig mit Bezug auf die Empfindlichkeitskurven der Grundfarbenschichten des Farbfilms ist. Der bei Abtastung dieser Art ver- wendete Leuchtstoff erzeugt ein überwiegend grünes Licht. Wenn die Aufnahmekanäle für Rot und Blau so bemessen sind, dass sie nur auf eine dieser Farben ansprechen, werden die entsprechenden Ausgangsspannungen der Vervielfacher 36R oder 36B eine im Vergleich zum Störpegel nicht genügend grosse Amplitude haben. Das Signal-Störungsverhältnis wird sehr niedrig und Störungen machen sich in unangeneh- mem Ausmass im wiedergegebenen Bild bemerkbar.
Zur Beseitigung dieses Mangels kann der Empfindlichkeitsbereich des Rotkanals sowie auch des Blaukanals so erweitert werden, dass er sich auch in den grünen Bereich hinein erstreckt. Hiedurch wird das Signal-Störungs-Verhältnis erhöht, jedoch entsprechen jetzt die genannten Kanäle nicht mehr genau den Aufnahmeempfindlichkeiten der Emulsionen des Positivfilms für Rot und Blau, oder, mit andern Worten, die z. B. vom Vervielfacher 36R erzeugte Farb-Grösse entspricht einem Gemisch von Rot und Grün.
Wenn die tatsächlichen Aufnahmeeigenschaften des Positivfilms, die im Vergleichhiezu abgeänderte Empfindlichkeit des Prüfgerätes und die Eigenschaften der durch die Farbstoffe des Negativfilms herbeigeführten Überschneidungen der Grundfarbenbereiche bekannt sind, können die genannten kolorimetrischen Fehler durch eine Korrekturvorrichtung von dem in der Fig. 14 dargestellten Typ berichtigt werden. Wie sich aus den Bezeichnungen der Anschlussklemmen ergibt, soll diese Korrekturvorrichtung die Verstärker 37 der Fig. 5 ersetzen können. Zur Beseitigung der kolorimetrischen Fehler enthält die Vorrichtung für jede Grundfarbe einen Mischkreis 100. Jedem Mischkreis werden eingangsseitig die drei Farbgrössen zugeführt. Der Mischkreis 100R z.
B. soll von der roten Farbgrösse bestimmte Bruchteile der grünen und der blauen Farbgrösse subtrahieren, damit die sich ergebende Grösse dem richtigen Rotwert entspricht. In dem angenommenen Fall, wo die Lichtquelle ein überwiegend grünes Licht erzeugt, wird es hauptsächlich die grüne Farbgrösse sein, von der ein Teil von der roten Farbgrösse zu subtrahieren ist.
Wie bei dem in der Fig. 5 dargestellten Gerät können logarithmische und exponentiale Verstärkerstufen zur Nachbildung etwa vorhandener Nicht-Linearitäten in den Aufnahmeempfindlichkeiten der Farb-
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emulsionen des Positivfilms vorgesehen sein. Auch wenn ein Berücksichtigen der gegenseitigen Beeinflussung der Farbstoffe des Negativfilms erforderlich ist, müssen die Farbgrössen in Dichtegrössen umgewandelt werden, ehe sie einem Mischkreis zum Ausgleichen der genannten gegenseitigen Beeinflussung zugeführt werden. Die Bemessung dieser nichtlinearen Stufen erfolgt gemäss den schon im Zusammenhang mit der Fig. 5 erläuterten Grundsätzen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Ermittlung der optimal erzielbaren Farbeigenschaften der von einem Farbnegativ durch ein photographisches Verfahren zu erhaltenden Kopien auf elektrischem Wege mittels eines Farbbildwiedergabegerätes, wobei elektrische Farbgrössen (Spannung, Strom) entsprechend je einer Grundfarbe des Farbnegativs erzeugt und dem Bildwiedergabegerät über ein. photoelektrisches Übertragungssystem zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen.
Farbgrössen dabei eine Umwandlung erfahren, die der Änderung der Grundfarbe bei dem auf diese Weise nachzubildenden photographischen Verfahren entspricht, und dass zumindest eine Eigenschaft des Übertragungssystems (20), die einer veränder-
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wiedergabegerät (21) erscheinende Bild eine befriedigende Farbqualität aufweist, so dass das photographische Verfahren mit der dem optimalen Wert entsprechenden Einstellung der veränderbaren Eigenschaft desselben durchgeführt werden kann.