DE1922615B2

DE1922615B2 - Farbkorrektursystem

Info

Publication number: DE1922615B2
Application number: DE19691922615
Authority: DE
Inventors: Yutaka Chofu; Kobitsu Koichi Tokio; Tanaka (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-05-02
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1976-05-20
Also published as: DE1922615A1; FR2009849A1; GB1273360A; NL6906727A

Description

Die Erfindung betrifft ein Farbkorrektursystem mit fotoelektrischer Abtastungeines Originals zwecks Erstellung der drei Farbauszüge, mit fotoelektrischen Umsetzern, deren elektrische Ausgangssignale in einer logarithmischen Schaltung in der Schwärzung des Originals entsprechende Signale verwandelt, dann farbkorrigiert und schließlich mit Hilfe einer anti-logarithmischen Schaltung in den fotoelektrischen Strömen entsprechende Originalsignale zurück umgesetzt werden, wie es allgemein üblich ist.

Zur Verarbeitung der Information bei der Abtastung eines einzelnen Punktes wird von diesem ein fotoelektrisches Signal erzeugt, das einer logarithmischen Schaltung zugeführt und dort in ein Signal umgewandelt wird, dessen Spannung der Schwärzung des abgetasteten Punktes proportional ist. Wenn die Schwärzung Werte von 0 bis 2 annehmen kann und wenn bei einer Schwärzung mit dem Wert 2 die Eingangsspannung der logarithmischen Schaltung 1 Volt beträgt, dann beträgt die Eingangsspannung der logarithmischen Schaltung bei eienr Schwärzung mit dem Wert 0, nämlich bei einem weißen Punkt der Vorlage. 100 Volt.

Die als Umsetzer verwendete Fotovervielfacherröhre liefert aber nur sehr geringe Spannungen. Ihr Anodenstrom beträgt maximal 10 μ A, so daß sie z.B. an einem Lastwiderstand von 10OkQ eine maximale Spannung von 100 mV liefert. Diese Ausgangsspannung muß auf eine Gleichspannung von 100 V verstärkt werden. Zur Erzielung einer stabilen Verstärkung auf maximal 100 V muß das schwache fotoelektrische Ausgangssignal moduliert werden, die modulierte Trägerwelle muß über einen stabilen Wechselstromverstärker verstärkt und dann gleichgerichtet werden. Da der Dvnamische Bereich, welcher dem Bereich von 0 bis 2 der Schwärzungswerte der Vorlage entspricht, 40 dB beträgt, muß der verwendete Modulator eine gute Linearität und Stabilität und ein großes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Farbkorrektursysiem mit einem Modulator zu schaffen, der sehr linear und stabil arbeitet und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufweist.

Diese Aufgabe ist bei Farbkorrektursystemen der

ίο eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Schaltung des fotoelektrischen Umsetzers, der aus einer Fotovervielfacherröhre besteht, ein Zerhacker vorgesehen ist, der aus einem Spannungsgenerator besteht, dessen Ausgangsspannung zur Zerhackung der Ausgangssignale des Umsetzers durch Steuerung des fotoelektrischen Stromes an eine der Ausgangselek'rode vorgeschaltete Steuerelektrode gelegt wird, während gleichzeitig an die Ausgangselektrode über einen äußeren Kondensator, welcher der Streukapazität zwischen der Ausgangselektrode und der Steuerelektrode entspricht, eine zu der den fotoelektrischen Strom steuernden Spannung gegennhasige Spannung gelegt ist.

öei diesem Farbkorrektursystem wird der Fotovervielfacher in Abhängigkeit von der Helligkeit eines gerade abgetasteten Vorlagen-Bildpunktes gesteuert. Die Zerhackung des Anodenstromes erfolgt dadurch, dab der letzten, der Anode unmittelbar vorgeschalteten Dynode durch den Rechteck-Impulsgenerator eine Rechteckwechselspannung überlagert wird.

Das erfindungsgemäße Farbkorrektursystem weist den Vorteil auf, daß das fotoelektrische Signal direkt in dem Fotovervielfacher mit einer Trägerwelle moduliert wird, ohne daß ein Verstärker oder andere Schaltkreise zwischengeschaltet wären. Diese direkte Modulation oder Zerhackung des fotoelektrischen Stromes liefert eine wesentlich bessere Linearität als andere Modulatoren. Hinzu kommt der große Vorteil, daß Verluste des Zerhackersignals, welche durch Streukapazitäten innerhalb der Fotovervielfacherröhre hervorgerufen werden und das Ausgangssignal verfälschen würden, durch die Zuführung eines gegenphasigen Zerhackersignals über einen einstellbaren Kompensationskondensator vollständig kompensiert werden, wodurch sowohl die Linearität als auch das Signal-Rausch-Verhältnis wesentlich erhöht werden.

Die Trägerfrequenz ist hinreichend höher als die maximale Frequenz eines Bildsignals gewählt worden, und die modulierte Trägerwelle wird durch einen Bandpaßfilter geschickt, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis weiter verbessert wird.

Die Zerhackerfrequenz dient dabei lediglich dazu, die bei der Abtastung jedes einzelnen Punktes gewonnene Information linear zu verstärken. Die Zerhakkerfrequenz ist deswegen auch unabhängig von der Umdrehung der Aufspanntrommel.

Das Farbkorrektursystem weist den Verfahrensschritt auf, das von einem wiederzugebenden Original

6c kommende reflektrierte oder übertragene Licht in drei Primärfarben Rot, Grün und Blau aufzutrennen, und zwar durch eine optische Farbtrenneinrichtung. Diese werden durch eine Fotovervielfacherröhre in elektrische Signale umgesetzt. Bei diesem Verfahrensschritt wird eine Rechtecksteuerspannung mit einer der Zerhackerfrequenz entsprechenden Frequenz an eine der Elektroden der Fotovervielfacherröhre angelegt, so daß man durch Steuern des fotoelektri-

sehen Stromes einen zerhackten Fotovervielfacherausgang erhält. Dieser Fotovervielfacherausgang ist zur Menge des reflektierten oder durchgelassenen Lichtes zum wiederzugebenden Original proportional, nicht aber zur Dichte dieses Originals. Deshalb wird der Ausgang des Fotovervielfachers in eine Spannung umgesetzt, die zur Dichte des Originals proportional ist. Das geschieht durch eine iogarithmische Schaltung. Eine Reihe von weiteren Farbkorrekturen, wie die Gammaeinstellung, die Glanzpunkieinstellung. das Abdecken usw. werden durchgetührt, und jedes korrigWte Farbsignal wird wieder zu einem Originalsignal gemacht, also zu einem Signal, das einem fotoelektrischen Strom entspricht. Das geschieht durch eine antilogarithmische Schaltung, durch die der obige Farbkoirekturprozeß beendet wird.

Eine ins einzelne gehende Beschreibung einer Ausf ührungsform der Erfindung wird hier unten gegeben:

Fig. la zeigt ein wiederzugebendes Original 1, das einfallendes Licht reflektiert oder durchläßt. Für das Reflektieren von Licht am Original ist eine Lichtquelle 2 vorgesehen. Zwischen dieser und dem Original ist eine Kondenserlinse 3 angeordnet. Für das Durchwerfen von Licht durch das Original dient eine Lichtquelle 4. Auch zwischen dieser und dem Original ist eine Kondenserlinse 5 angeordnet.

Das am wiederzugebenden Original 1 reflektierte oder durch es durchgelassene Licht wird von einem Linsensystem 6 auf einen Schlitz 7 fokussiert. Das durch den Schlitz 7 hindurchtretende Licht wird mit Hilfe dichroischen Prismas 8 in die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau aufgetrennt. Auf einei dichroischen Ebene 9 des dichroischen Prismas 8 wird grünes Licht reflektiert. Von dem durchgelassenen Licht, also Licht, das durch die dichroische Ebene 9 hindurchtritt, wird blaues Licht an einer dichroischen Ebene 10 reflektiert, und durch diese dichroische Ebene 10 hindurchtreiendes Licht weist nur noch rotes Licht auf.

Die sich anschließende Beschreibung wird als Beispiel für rotes Licht vorgeführt. Das beschriebene Verfahren wird aber ebenso auch für das grüne und das blaue Licht angewendet.

Das durch das dichroische Prisma 8 hindurchtretende Rotlicht wird mit Hilfe eines Rotfilters ll_s vollkommen gereinigt, in ein elektrisches Signal umgesetzt mit Hilfe einer Fotovervielfacherröhre 12„, deren Ausgang durch einen ZerhacKer 13„ zerhackt wird, und durch einen Wechselstromverstärker 14_Λ verstärkt. Es wurde oben bereits gesagt, daß am Ausgang des Fotovervielfachers ein bereits zerhacktes Signal auftritt. Dieses Verfahren wird weiter unten noch beschrieben. Der Ausgang des Wechselstromverstärkers 14_Ä wird einer Wechselstrom-Gleichstromumformung in einem Gleichrichter 15_Λ unterworfen, und das Rot-Signal wird dann in eine Spannung umgesetzt, die der Dichte des Originals entspricht. Das geschieht durch die in Fig. Ib gezeigte Iogarithmische Schaltung 16_fi. Es werden dabei beispielsweise IUO Volt in 2 Volt, 10 Volt in 1 Volt und 1 Volt in 0 Volt umgesetzt.

Fig. Ib zeigt, daß das der Farbe Rot entsprechende elektrische Signal nach dem Durchlauf durch die Iogarithmische Schaltung 16_R einer Reihe von Farbkorrekturschaltungen eingegeben wird. Es handelt sich dabei um einen Gammaeinstellkreis 17_R, eine Glanzpunktniveaueinstellung 18_S, eine Maskenschaltung 19, eine UCR-Schaltun;» 20 (UCR bedeutet under color removal), eine Schwarzdruckschaltung 200 usw.

Da in diesem FaH das elektrische Signal einen Spannungswert angibt, der zur Dichte des Originals proportional ist, genügt es, allein die Verstärkung des Verstärkers mit Hilfe des Gammaeinstellkreises V_R zu regeln. Um das Glanzpunktniveau auf einen geeigneten Wert zu bringen, genügt bei der Glanzpunktniveaueinstellung 18_Λ eine einfache Einstellung des Wertes einer Vorspannung des Verstärkers. Das Signal tritt dann in die Maskenscbaltung 19 ein. Bis hier wird jedes der Farbsignale für die Farben Rot, Grün und Blau getrennt behandelt, ohne daß sie wieder miteinander kombiniert werden. In der Maskenschaltung 19 werden die drei Farbsignale für die Farben Rot, Grün und Blau jedoch wieder kombiniert, und eine Farbkorrektur wird auf diese Kombination angewendet. Die Maskenschaltung 19 weist Subtraktionskreise 19_C1,19_R1 und 19_B1 auf, die aus Differenzverstärkern bestehen. Sie weist weiter Einstellkreise 19_G2, 19_fi2 und 19_fl2 für die Größe der Abdeckung auf, die aus Spannungsdämpfern bestehen. Für die folgende Erklärung wird wieder das Rotsignal als Beispiel benutzt. Das Rotsignal wird durch den Einstellkreis 19_S2 unterteilt und an die Subtraktionskreise 19_Gl und 19_B1 gelegt. Andererseits wird im Subtraktionskreis 19_R1 eine Subtraktion zwischen seinem eigenen Rotsignal und den Grün- und Blausignalen durchgeführt, die von den anderen Einstellkreisen 19_G2 und 19_B2 kommen. Genau das gleiche Verfahren wird auch für die anderen Grün- und Blau-Signale angewendet. Jedes der Maskensignale für die Farben Rot, Grün und Blau wird an die jeweilige UCR-Schaltung 20_R, 20_G und 20_fl gegeben. Schwarzsignalkomponenten, die auf gleiche Weise in den drei Rot-, Grün- und Blau-Signalen enthalten sind, werden festgestellt. Einige Prozent der Schwarzsignalkomponente dieser Signale, die über die vorbestimmte Dichte hinausgehen, werden aus den jeweils entsprechenden Signalen entfernt, und die so jeweils entfernten Schwarzsignalkomponenten werden an eine Schwarzdruckschaitung gegeben.

Hinsichtlich der Markensignale für die Farben Rot, Grün und Blau wird das Standardniveau für UCR durch einen Einstellkreis 201 für die UCR-Grenze festgelegt. Der UCR-Betrag wird durch einen weiteren Einstellkreis 202 festgelegt. Entsprechend diesem UCR-Betrag werden Schwarzsignalkomponenten auf den jeweiligen Signalen für die Farben Grün, Rot und Blau herausgezogen, und zwar in den UCR-Schaltungen 20_G, 20„ und 20_B. Der den subtrahierten Komponenten entsprechende Betrag wird an eine UCR-Schaltung 20_BK der Schwarzdruckschaltung gegeben. Dadurch entsteht ein Schwarzsignal. Die Ausgänge des UCR-Kreises werden durch Gleichstromverstärker 21_G, 21„ und 21_B gleichstromverstärkt. An den Ausgängen dieser Verstärker werden elektrische Signale erhalten, die den jeweiligen Farben Grün, Rot und Blau entsprechen und die korrigiert sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird für die Wiedergabe der getrennten Farbsignale für die Farben Rot, Grün und Blau und bei ihrer Ausnützung als Drucke für das Drucken so vorgegangen, daß man dem Caynblau, Magentarot und Gelb, also den Komplementärfarben von Rot, Grün und Blau entsprechende Signalspannungen als Ausgänge der Gleichstromverstärker 21_R> 21_G und 21_B erhält. Andererseits wird ein Teil des Ausgangs der Maskenschaltung 19 einer Schwarzdruckschaitung 200 zugeführt und so ein Schwarzsignal erzeugt. Nach Beendigung der Glanzpunktni-

veaueinstellung und der Gammaeinstellung in einer Glanzpunkteinstellung 1S_BK und einem Gammaeinstellkreis 17 _BK wird also ein Schwarzsignal in der UCR-Schaltung 2Ü_BK erzeugt und gleichstromverstärkt durch einen Gleichstromverstärker 21_flK, wodurch eine Schwarzsignalspannung erzeugt wird.

Jedes der Ausgangssignale der Gleichstromverstärker 21_C, 21_R, 21_B und 2\_BK wird in ein einem fotoelektrischen Strom entsprechendes Originalsignal umgewandelt, und zwar durch eine antilogarithmische Schaltung 22.

Im folgenden wird eine ins einzelne gehende Sachbeschreibung für diese Kreise gegeben.

Optische Farbtrenneinrichtung, fotoelektrisches Umsetzsystem und Zerhackerkreis

Fig. 2a zeigt eine lichtemittierende Lichtquelle 2. Zum Erhalt reflektierten Lichtes wird dieses durch eine Kondenserlinse 3 auf ein zu reproduzierendes Original 1 geworfen. Das durch dieses Original 1 reflektierte Licht wird mit Hilfe eines Linsensystems 6 auf einen Schlitz 7 fokussiert. Das den Schlitz 7 durchsetzende Licht wird zu einem dichroischen Prisma 8 geführt. Dieses besteht aus einer Kombination von drei rechtwinkligen Prismen 8a, Sb und 8c. In der Grenzebene der beiden rechtwinkligen Prismen 8a und Sb entsteht eine dichroische Ebene 9, die lediglich grünes Licht reflektiert und das restliche Licht durchläßt. Die spektralen Kenndaten sind aus Fig. 2b zu entnehmen. Das farbzutrennende Licht fällt, nachdem es den Schlitz 7 durchsetzt hat, zunächst senkrecht auf eine Einfallsebene des Prismas 8a auf. Auf die dichroische Ebene 9 wird es unter einem Winkel von 45° zu dieser projiziert. Das grüne Licht wird reflektiert und das verbleibende Licht durchgelassen. Das durch die dichroische Ebene 9 tretende Licht wird auf eine weitere dichroische Ebene 10 geworfen, und zwar unter einem Winkel von 45". Dadurch wird das noch enthaltene blaue Licht reflektiert. Das durchgelassene Restlicht wird an einer Ebene des Prismas 8c abgenommen, die senkrecht zu ihm steht Das durch die dichroische Ebene 10 hindurchtretende Licht ist im wesentlichen ein reines Rotlicht. Wegen der für völlige Farbtrennung unzureichenden Spektralkennlinien des dichroischen Prismas wird jedes abgetrennte Lieh; weiter gereinigt, und zwar durch einen Farbkorrekturhilfsfilter. Anschließend wird es durch eine Fotovervielfacherröhre in eine elektrisches Signal umgesetzt.

Es soll nun das Rotlicht als Beispiel betrachtet werden. Das durch das dichroische Prisma 8 durchtretende Licht, das eine weitgehend reine Komponente der Farbe Rot aufweist, wird durch ein Rotfilter 11_Ä gefiltert und dadurch zu einem noch reineren roten Licht. Dieses wird dann durch eine Fotovervielf acherröhre 12_Ä in ein elektrisches Signal umgesetzt. Die anderen getrennten Bestandteile des Lichtes, nämlich das Grüniicht und das Biauiicht, werden auf gleiche Weise durch einen Grünfilter U_n bzw. einen Blaufilter 11_B gefiltert, um Licht von noch größerer Farbreinheit zu erhalten. Sie werden dann durch Fotovervielfacherröhren 12_G bzw. 12_B in elektrische Signale umgesetzt.

Zur obenerwähnten Anordnung ist noch zu bemerken, daß als herkömmliche optische Farbtrenneinrichtung ein dichroischerSpiegel oder eine Kombination eines halbdurchlässigen Spiegels und eines Farbfilters verwendet wurden. Ein Vorzug der Verwendung eines Spiegels liegt in der Verwertung der Reflexion sowohl an seiner oberen als auch an seiner unteren Oberfläche, was eine gute Trennung ergibt.

Die beschriebene Vorrichtung verwendet ein dichroisches Prisma, das aus einer Kombination von rechtwinkligen Prismen besteht. Das hat den Vorzug, daß man eine stabile mechanische Konstruktion erhält, wobei zugleich die Größe der optischen Farbtrenneinrichtung vermindert werden kann. Fig.2c

ίο zeigt in einer Konstruktionszeichnung, daß die optische Weglänge vom Schlitz 7 zu den Fotovervielfacherröhren 12„, 12_C oder 12_a kürzer gemacht wird als der Abstand des Originals 1 vom Schlitz 7. Da eine Veränderung der Reflexionskennlinie bewirkt wird, wenn der Einfallswinkel auf das dichroische Prisma 8 nicht in einem bestimmten Bereich gehalten wird, wird ein derartiger Aufbau benutzt, daß der Schlitz 7 nahe der Einfallsebene des Prismas angeordnet ist. Dadurch kann der Fokussierwinkel des Linsensystems 6

kleingemacht und das Licht so senkrecht wie eben möglich auf die Prismaeinfallsebene projiziert werden.

Es soll nun ein Zerhackerkreis im einzelnen beschrieben werden. Als Beispiel wird wieder das Rotlicht benützt. Dabei wird ein Verfahren erläutert, bei dem das Rotlicht durch eine Fotovervielfacherröhre in ein zerhacktes elektrisches Signal umgesetzt wird. Eine das Rotlicht in eine elektrisches Signal umsetzende Fotovervielfacherröhre 12_R weist eine Kathode 30, eine Vielzahl von Dynoden 31 bis 39 und eine Anode 40 auf. Die Kathode 30 ist mit einer Quelle negativer Hochspannung — HV_K verbunden. Den Dynoden 31 bis 38 werden Spannungen zugeführt, die durch Belastungswiderstände R₁ bis A₈ unterteilt

sind. Ein statisches elektrisches Feld ist durch Spannungen erzeugt, die in positiver Richtung allmählich ansteigen, und zwar entsprechend der Ordnung der Dynoden 31 bis 38. Die Anode 40 ist über einen Lastwiderstand R₉ geerdet und der Ausgang des Fotovervielfachers über diesen Lastwiderstand R₉ hergestellt.

Eine Steuerspannung in Form eines Rechteckwellenzuges der Wiederholfrequenz von 20 kHz für das Zerhacken wird an die Dynode 39 gegeben, wodurch der fotoelektrische Strom gesteuert und zerhackt wird, der zur Anode 40, also zur Ausgangsklemme, fließt. Es ist ein Generator 13 für das Erzeugen der Steuerspannung für das Zerhacken vorgesehen. Die in Fig. 3 a gezeigte Ausgangsspannung eines astabilen Multivibrators 13α wird differenziert. Dadurch entsteht die Wellenform von Fig. 3b. Diese wird an einen Flip-Flops 13Z> gegeben, dessen Triggerimpulse sie darstellt. Als Ausgang des Flip-Flop erhält man eine Rechteckspannungswelle, die in der Wiederholungsfrequenz mit der Zerhackerfrequenz übereinstimmt. Sie ist in Fig. 3c gezeigt. Diese Rechteckspannungswelle wird an die Dynode 39 des Fotovervielfachers 12_S gelegt und zerhackt so den in dieser fließenden fotoelektrischen Strom. Die Wellenform dieses so zerhackten fotoelektrischen Stroms ist als Beispiel in F i g. 3 ε gezeigt, und zwar für den FaI! eines konstanten fotoelektrischen Stomes. In diesem Fall, in dem die Rechteckspannungswelle an die Dynode 39 gelegt wird, wird eine differenzierte Wellenform der obigen Rechteckspannungswelle vorübergehend in die Anode 40 induziert, und zwar über eine Streukapazität Cs, die zwischen der Dynode 39 und der Anode 40, also der Ausgangsklemme vorhanden ist.

Dadurch wird der S/N-Wert vermindert. Deshalb und um den erwähnten Induktionseffekt zu löschen, wird eine andere Rechteckspannungswelle, die sich von der obenerwähnten Rechteckspannungswelle nach Fig. 3 b nur durch ihre entgegengesetzte Phase unterscheidet, an die Anode 40 gelegt, und zwar über einen

äußeren Kondensator Co, der der Streukapazität Cj entspricht. Auf Grund der Auslöschung wird der S/ N-Wert groß und erreicht einen Wert von 60 dB, wenn das Niveau der Spannung mit der Zerhackfrequenz geeignet festgelegt wird. Man erhält so einen überaus stabilen Zerhackerkreis.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Farbkorrektursystem mit fotoelektrischer Abtastung eines Originals zwecks Erstellung der drei Farbauszüge, mit fotoelektrischen Umsetzern, deren elektrische Ausgangssignale in einer logarithmischen Schaltung in der Schwärzung des Originals entsprechende Signale verwandelt, dann farbkorrigiert und schließlich mit Hufe einer antilogarithmischen Schaltung in den fotoelektrischen Strömen entsprechende Originalsignale zurück umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltung des fotoelektrischen Umsetzers, der aus einer Fotovervielfacherröhre (12) besteht, ein Zerhacker vorgesehen ist, der aus einem Spannungsgenerator (13a, 136) besteht, dosstn Ausgangsspannung, zur Zerhackung der Ausgangssignale des Umsetzers (12) durch Steuerung des fotoelektrischen Stromes, an eine der Ausgangselektrode (40) vorgeschaltete Steuerelektrode (39) gelegt ist, während gleichzeitig an die Ausgangselektrode (40) über einen äußeren Kondensator (Co)₁ welcher der Streukapazität zwischen der Ausgangselektrode (40) und der Steuerelektrode (39) entspricht, eine zu der den fotoelektrischen Strom steuernden Spannung gegenphasige Spannung gelegt ist.