DE19714444C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Belichten von fotografischem Kopiermaterial mittels einer Elektronenstrahl-Wandlerröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zum Belichten von fotografischem Kopiermaterial mittels einer Elektronenstrahl-Wandlerröhre (Oberbegriff des Patentanspruchs 1). Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Belichten von fotografischem Kopiermaterial mittels einer Elektronenstrahl-Wandlerröhre, bei der in den Strahlengang ein Objektiv, eine Blende und ein Farbfilter einbringbar sind (Oberbegriff des Patentanspruchs 4).

In der Regel wird der belichtete Film in einer Annahmestelle für Fotoarbeiten zur Entwicklung und Herstellung von Papierbildern abgegeben. Von hier gelangen die Filme dann zu einem Fotolabor, wo die Negativulme entwickelt und je gelungener Aufnahme ein Papierbild hergestellt wird. Anschließend werden die Abzüge samt ihrer Negative in Photolabortaschen gesteckt und die Kosten des Auftrags berechnet. Das Fotolabor liefert die fertigen Bilder zusammen mit den Negativen wieder bei den Annahmestellen ab und von dort werden die Bilder dann vom Kunden abgeholt.

In jüngster Zeit finden zunehmend sogenannte "Minilabs" breite Anwendung. Die eigentliche phototechnische Tätigkeit geschieht hier räumlich direkt in der Film-/­ Bild-Annahmestelle. Bis auf einige Details (z. B. Einzelfilm statt Rollenbelichtung) ist die Vorgehensweise jedoch prinzipiell identisch wie bei der (Groß-) Laborverarbeitung. Dies gilt insbesondere für Logistik und Handling- Probleme.

Das im Fotolabor zu entwickelnde Filmmaterial besteht beim Schwarzweißfilm aus einem meist sehr dünnen Träger, für den Nitrocellulose, Acetylcellulose oder Metall verwendet wird. Das fotografische Bild entsteht dadurch, daß die vom abzubildenden Gegenstand oder Objekt ausgehenden Lichtstrahlen durch das Linsensystem der Aufnahmekamera auf die lichtempfindliche Schicht des Films geleitet werden. Jeder Lichtstrahl stößt dort, wo er auf den Film trifft, auf Silberbromid-Kriställchen, die dabei aktiviert werden. Trifft beim späteren Entwicklungsprozeß im Entwicklerbad die chemisch wirkende Bildentwicklerlösung auf ein durch Belichtung aktiviertes Silberbromid- Kriställchen, dann reduziert der Entwickler das betreffende Silberbromidkörnchen und seine Umgebung zu schwarzem Silbermetall. Unbelichtetes Silberbromid wird nicht reduziert und kann mit dem Fixierbad (einem Komplexlösemittel für unbelichtetes Silberbromid) aus der Filmschicht herausgelöst werden.

Nach dem Auswaschen der Entwickler- und Fixierlösungen aus dem Film und nach dem Trocknen liegt das Negativ vor (natürlich kann das Negativ darüber hinaus durch Zwischenbäder, Zwischenbelichtung, Wärmebehandlung usw. noch vielfältig beeinflußt werden). Belichtet man durch ein solches Negativ hindurch das photographische Positivmaterial oder photographisches Papier, dann fällt durch den dunklen Negativteil (z. B. Sonne) kein Licht auf das Photopapier; nur durch die hellen Stellen hindurch kann das Photopapier belichtet werden. Die belichteten Photopapierstellen werden beim Entwicklungsprozeß wieder dunkel, die unbelichteten Stellen bleiben hell. Die hellen Schatten des Negativs werden im Positiv dunkel, so wie es das Auge auch in Wirklichkeit gesehen hat, und entsprechend wird die schwarze Sonne des Negativs im Positiv wieder hell.

Um die Handarbeit und die Durchlaufzeit für einen Kundenauftrag in wirtschaftlicher Weise zu minimieren ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 196 44 902.2-31 der Anmelderin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Positivbildern beschrieben, bei dem alle auf dem Filmstreifen befindlichen Bilder während des Filmstreifen- Entwicklungsprozesses abgetastet und die Bilddaten abgespeichert und ausschließlich aus den gespeicherten Bilddaten das Erstpositiv (Erstkopie) und alle weiteren Positivbilder (Kopien) hergestellt werden. Hierzu ist am Ausgang der Streifen-Filmentwicklungseinrichtung ein Abtaster für das Bild angeordnet und die Abtastwerte werden einem Massenspeicher zugeführt, d. h. der Filmstreifen wird bereits während des Prozesses der Filmentwicklung, unmittelbar nach dem Trockenvorgang der Schicht, bildweise abgetastet. Von Vorteil ist, daß auf überraschend einfache Art und Weise Fehlbedienungen durch das Bedienungspersonal, die zu Störungen und/oder einer fehlerhaften Weiterverarbeitung der Kopiervorlagen (beispielsweise fehlerhafte Belichtungen) führen, zuverlässig vermieden werden. Bei der Erstkopie treten immer wieder prinzipielle Fehlbelichtungen auf (z. B. aufgrund nicht optimaler Belichtungsalgorithmen). Beim Verfahren gemäß der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 196 44 902.2-31 der Anmelderin müssen die betroffenen Bilder des (Negativ-) Filmstreifens nicht extra einzeln herausgesucht werden, um anschließend den gesamten fotografischen Kopierprozeß, einschließlich aller Handlings-Tätigkeiten nochmals zu durchlaufen. Vor allem werden für Nachbestellungen vom Kunden keine Negative mehr benötigt, da schon bei der Herstellung des Erstpositivs das Negativ abgetastet und abgespeichert wurde. Schräg oder verkehrt eingegebene Filmstreifen müssen nicht mehr mühsam vom Trägerband abgelöst werden und es ist keine Einrichtung erforderlich, um für das Abarbeiten eines Kundenauftrags überflüs­ sige Filmstreifen (da von den auf ihnen enthaltenen Kopiervorlagen keine Bilder gewünscht werden) automatisch auszusortieren. Dadurch, daß von den gespeicherten Bildern das Erstpositiv und alle weiteren Positivbilder (Kopien) hergestellt (z. B. ausgedruckt) werden, können viele zeitraubende Handgriffe entfallen und durch die parallele Auftragsbearbeitung die Produktivität bei den nachfolgenden Verarbeitungsstationen erhöht werden. Zudem werden alle Alterungsprozesse des entwickelten Filmstreifens (z. B. Farbstoff-Ausbleichung durch Lichteinwirkung und chemische Zersetzung) an der physikalisch frühestmöglichen Stelle, nämlich direkt nach dem Austrocknen der Schicht an der jeweiligen Bildposition, absolut minimiert.

Das Bündnis zwischen chemischer Fotografie und elektronischer Bildverarbeitung wird die Fotografie der kommenden Jahre bestimmen, dabei wird zunehmend die digitale Fotografie an Bedeutung gewinnen. Für den Fotografen und das Labor sind die Vorzüge der elektronischen Bildtechniken, wie schnelle Verfügbarkeit (elektronisch erzeugte Bilder lassen sich sofort auf jedem Monitor oder Fernsehgerät anschauen), die Wiederholbarkeit (überspielen des Bildes z. B. auf der Floppy), die Haltbarkeit elektronischer Aufnahmen (Farben), die schnelle Übertragung (z. B. per Telefon), der geringe Platzbedarf (Video- Floppy-Diskette kaum größer als Kleinbild-Diarahmen), die einfache Vervielfältigung (auf Festplatte, Videoband, Bildplatte, DAT-Gerät überspielen), die Kombination von Bild, Ton und Text sowie die gleichzeitige Aufzeichnung von Bild und Ton (z. B. Photo-CD), die wahlweise Aufzeichnung von Steh- und Laufbildern, die einfache Bildbearbeitung und die Möglichkeit Papierbild über Videoprinter oder Thermodrucker auszugeben hierbei entscheidende Kriterien.

Die Vorzüge der elektronischen Bildtechnik werden auch im Fotolabor zur Verbesserung der Abzüge intensiv genutzt. Printsysteme, die das gesamte Negativ elektronisch abtasten, in digitale Impulse umwandeln und schließlich mit einem Kathoden- beziehungsweise Laserstrahl auf Fotopapier schreiben, gehören längst zum Alltag im Fotolabor. Beispiel hierfür ist das Agfa Digi-Print-system, bei dem hauptsächlich gerahmte Diapositive im Kleinbildformat zunächst gescannt werden, dann im Rechner aufbereitet und anschließend über den CRT- Printer (cathode-ray tube) auf Colornegativpapier aufbelichtet werden, wobei auch direkt von digitalen Bildquellen geprintet werden kann. Solche Systeme haben den Vorzug, daß sich die in digitaler Form vorliegenden Bilddaten mit den angeschlossenen Rechnersystemen über spezielle Software-Programme auf Tastendruck optimieren lassen. Jeder Parameter einer Aufnahme kann in diesen Systemen unabhängig voneinander verändert werden. Damit wird schon ein gravierender Vorzug gegenüber dem klassischen "analogen" Negativ- /Positivverfahren mittels ganzflächiger Belichtung deutlich. Soll bei einer herkömmlichen Vergrößerung die Dichte (sei es die Graudichte oder nur eine spezifische Farbdichte in Rot, Grün oder Blau) verändert werden, so geschieht dies zwangsläufig für alle im Bild vorkommenden Dichtewerte und für jede Bildposition im gleichen Maße. Mit dem Einsatz elektronischer digitaler Hilfsmittel kann dies hingegen für jeden spezifischen Dichtewert und für jeden einzelnen Bildpunkt (pixel) separat gesteuert werden. Selbst das sogenannte "Kippen" (mit steigender Belichtung) der Farbdichtekurve eines Films kann durch Wahl geeigneter Kennlinien (look-up tables) ausgeglichen werden. Auch Farbsättigung, Farbstiche bzw. die Bildschärfe lassen sich, die entsprechende Software vorausgesetzt, kompensieren bzw. optimal in Gradation (d. h. das Maß für die Fähigkeit fotografischer Materialien Kontraste wiederzugeben; ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen der jeweiligen Belichtung und der dadurch erreichten Schwärzung des Materials), Helligkeit und Kontrast an das verwendete Vergrößerungspapier bzw. Kopiermaterial anpassen. Bessere Abzüge sind die Folge.

Auch Aufnahmefehler lassen sich rechnerisch ausgleichen oder zumindest in ihrer Wirkung abschwächen. Nicht nur Fehlbelichtungen können per Computer korrigiert werden, sondern Farben und Schärfe lassen sich mit Hilfe der Elektronik nachträglich verbessern.

Sollen Fotos von einem universellen Speichermedium für digitale Bilder auf dem Bildschirm wiedergegeben werden, z. B. nach Überspielung des Dias oder der Negative auf Photo CD mit bis zu 100 Bilder, so gilt dies entsprechend. Die Darstellung der Photo CD Bilder auf dem Bildschirm hängt von der Qualität der Grafikkarte und des Monitors ab. Für die Bildbearbeitung sollte man möglichst mit Truecolor-Grafik-Boards arbeiten, die über 16,7 Millionen Farbnuancen darstellen können. Da bei der digitalen Bildbearbeitung fotografischer Bilder sehr große Datenmengen im Mbyte-Bereich transferiert werden müssen, ist eine Grafikkarte mit eigenem Prozessor empfehlenswert. Ansonsten kann es vorkommen, daß sich selbst einfache Bildmanipulationen unangemessen lang hinziehen.

Normale VGA-Kartenstellen höchsten 256 Farben bei einer Auflösung von 640 × 480 Bildpunkten dar. Bei Super VGA erhöht sich die Auflösung schon auf 800 × 600 Punkte und mit XGA können schon Auflösungen bis 1024 × 768 Pixel am Bildschirm erreicht werden. Grafikkarten nah dem TIGA-Standard bringen Auflösungen bis zu 1280 × 1024 Pixel und 16,7 Millionen Farben. Entscheidend für die Anzahl der darstellbaren Farben ist der Videospeicher auf der Grafikkarte. Um Bilder in 24-Bit-Farbtiefe und vernünftiger Auflösung darzustellen, sind Speicherkarten von mindestens 2 Mbyte erforderlich.

Ein Verfahren zum punkt- und zeilenweisen Abtasten und anschließendem Kopieren auf z. B. fotografisches Farbmaterial ist in der DE 36 29 793 C2 beschrieben. Der Vorteil der Verwendung von fotografischem Farbmaterial und hier insbesondere von Negativ-Farbmaterial sind vielfältig: es ist äußerst kostengünstig, die Chemie-Prozesse sind stabil und leicht kontrollierbar und es bietet hohe laterale Auflösung der Farbpunkte. Dank der hohen Lichtempfindlichkeit sind zumindest beim klassischen analogen Kopierverfahren relativ kurze Belichtungszeiten möglich. So können z. B. bei Verwendung des heute üblichen Farb-Negativ-Kopiermaterials in modernen Hochleistungsprintern beim klassischen analogen Kopierverfahren (vergrößerte Projektion des Negativs auf das Farb-Negativmaterial, Lampenleistung unter 1000 Watt) bei der Herstellung eines 9 × 13 cm² großen Positivbildes vom Kleinbildfilm durchschnittliche Belichtungszeiten von unter 100 ms erreicht werden. Die erzielte laterale Auflösung des Positivbildes übersteigt dabei in der Regel 10 Linien pro mm. Der Stand der Technik entsprechend DE 36 29 793 C2 nutzt das Potential des Kopiermaterials jedoch verfahrensbedingt nur unvollkommen aus, da hier sequentiell mit drei Teilbelichtungen gearbeitet wird.

Prozeßbestimmend ist die spektrale Charakteristik des Negativmaterials, mit den typischen Unterschieden in den Empfindlichkeiten für Rot, Grün und Blau, sowie den vorhandenen Nebenempfindlichkeiten der Farbschichten. Ein typisches Beispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Allerdings ist das klassische "analoge" Verfahren für die Aufbelichtung digitaler Bildsignale nicht geeignet. Stand der Technik ist hier das Verfahren, wie in DE 36 29 416 C2 und DE 36 29 793 C2 beschrieben.

Beim Gegenstand der DE 36 29 793 C2 wird eine Bildvorlage mit einem Scanner punkt- und zeilenweise abgetastet. Der Scanner enthält einen CCD-Zeilensensor, der in vertikaler Richtung (Auflösung optimiert in horizontaler Richtung) mit konstanter Geschwindigkeit über die Abbildung der Kopiervorlage gefahren wird. Die Abtastung erfolgt nacheinander für die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau durch zu diesem Zweck in den Strahlengang gebrachte Farbfilter. Das elektrooptisch abgetastete Bild besteht aus 2048 Bildpunkten pro horizontaler Zeile und aus 1024 vertikal übereinander angeordneten Zeilen, so daß jedem Bild insgesamt 2048 × 1024 Bildelemente (Pixel) in jeder der drei Primärfarben RGB zugeordnet sind. Eine Korrekturschaltung sorgt dafür, daß CCD-spezifische Fehler, z. B. unterschiedliche Empfindlichkeiten der CCD-Elemente und Dunkelströme, eliminiert werden.

Die korrigierten Bildsignale werden mittels eines AD-Wandlers digitalisiert und einer Bildverarbeitungseinrichtung zugeführt. Diese weist am Eingang einen ersten Bildspeicher auf, der gerade die Signalfolge eines Bildes speichern kann. Daran angeschlossen ist der eigentliche Bildprozessor, der in bekannter Weise eine Bildverbesserung hinsichtlich Kantenschärfe, Detailanhebung, Farbsättigung usw. durchführen kann. Zu seiner Steuerung ist ein Eingabepult vorgesehen, an dem von einer Bedienungsperson besondere Korrekturvorgänge gesteuert werden können. Am Ausgang des Bildprozessors liegt ein zweiter Bildspeicher, zu dem parallel ein weiterer Speicher als Zwischenspeicher zu einem Monitor liegt. Der Monitor ermöglicht die Betrachtung des im Zwischenspeicher befindlichen Bildes so, wie es bei einem anschließenden Kopiervorgang etwa wiedergegeben wird. Schließlich liegt am Ausgang des zweiten Bildspeichers eine Printeinrichtung, die z. B. mittels einer Kathodenstrahlröhre nacheinander die drei Farbauszüge durch jeweils ein passendes Kopierfilter auf ein fotografisches Farbkopiermaterial punkt- und zeilenweise aufbelichtet.

Durch die beiden Bildspeicher erreicht man, daß ein Bild durch den Printer aus dem zweiten Bildspeicher abgerufen und aufgezeichnet werden kann, während gleichzeitig schon ein neues Bild in den ersten Bildspeicher eingelesen und vom Bildprozessor verarbeitet wird. Die drei Grundvorgänge Abtastung durch den Scanner, Bildverarbeitung im Bildprozessor und Bildaufzeichnung durch den Printer können somit zeitlich entkoppelt werden.

Einzelheiten einer solchen Printvorrichtung sind in der DE 36 29 416 C2 beschrieben. Die Aufbelichtung eines in dem zweiten Bildspeicher gespeicherten Bildes erfolgt dann in der Weise, daß zunächst auf ein unbelichtetes Papierblatt bei Einschaltung z. B. des Blaufilters eines Filterrades an die Signalverarbeitung des Bildprozessors die Signalfolge für das Blaubild geliefert wird. Gleichzeitig wird aufgrund der im Bildspeicher festgelegten Kontrast- und Maximalwerte die für das Blaubild erforderliche Zahl von Vollbildern bei maximal zulässiger Bildpunktgröße vorgegeben. Eine dafür eventuell erforderliche Schwächung der Lichtintensität wird umgesetzt in einen Steuerbefehl für einen Motor, der eine Blende in die richtige Stellung bringt. Mit dieser Einstellung wird dann, gesteuert durch einen Taktgenerator, die Signalfolge auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre in eine Folge von Blaubildern umgesetzt, die jeweils auf das Papier aufbelichtet werden. Nach Abschluß der Blaubelichtung wird das Filterrad um 120° gedreht und z. B. der Rotfilter in den Strahlengang gebracht. Die Blende wird dann eingestellt und die entsprechende Anzahl von Rotbildern über den Bildschirm der Kathodenstrahlröhre auf das Papier aufbelichtet. Schließlich erfolgt nach Weiterschaltung des Filterrades durch den Motor die Grünbelichtung mit einer entsprechenden Anzahl von Vollbildern, wobei jede Anzahl von Vollbildern nur geringfügig über der nicht ganzzahligen Anzahl für die minimale Vollbildzahl bei maximaler Schirmhelligkeit und Bildpunktgröße liegt.

Im wesentlichen handelt es sich also beim vorgenannten Stand der Technik gemäß DE 36 29 416 C2 und DE 36 29 793 C2 um ein sequentielles Verfahren, wo nacheinander die drei Farbauszüge (R, G, B) eines CRT-Schirmbildes (Cathode-Ray- Tube) des digitalen Bildsignales auf das fotografische Farb (Negativ)-Material aufbelichtet werden. Insbesondere verwendet man hier ein und denselben Leuchtstoff der CRT-Röhre ("Phosphor") für die drei Teilbelichtungen.

Um die optische Projektion des CRT-Schirmbildes auf das Kopiermaterial ohne Verzerrungen und Unschärfen zu bewerkstelligen, erfordert das Verfahren zudem eine ideal ebene Schirmoberfläche der CRT-Röhre. Derartige Röhren sind zum einen nicht kostengünstig herstellbar, zum anderen unterliegen sie grundsätzlich einer Beschränkung bezüglich der erreichbaren Größe der Bildschirmdiagonalen. In der Regel muß somit das Schirmbild zusätzlich optisch vergrößert werden, um die gewünschte Bildgröße auf dem Kopiermaterial zu erreichen. Um bei der sequentiellen R, G, B-Belichtung trotzdem auf kurze Belichtungszeiten zu kommen, sind also hohe Strahlströme in der CRT-Röhre erforderlich, mit allen damit verbundenen Folgelasten der Phosphoralterung, wie z. B. in DE 41 10 813 C2 beschrieben. Zudem sind extreme Anforderungen bezüglich Genauigkeit der geometrischen Strahlablenkung und Feinkörnigkeit des Phosphors zu erfüllen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die dem Stand der Technik entsprechenden digitalen Belichtungseinrichtungen grundsätzlich langsam (drei sequentielle Belichtungen) und teuer (aufwendige Komponenten) sind.

Weiterhin ist aus der DE 24 43 515 A1 ein Elektronenstrahlröhren-Bildprojektor bekannt, welcher ein auf einem gekrümmten Leuchtschirm einer Elektronenstrahlröhre angezeigtes Bild auf eine Bildebene wirft, wobei eine spezielle Optik zwischen dem Leuchtschirm und der Bildebene angeordnet ist. Diese Optik besitzt solche Abbildungseigenschaften, dass ein Mittelteil eines dadurch erzeugten Bildes von der Bildebene abweicht und zur Optik konvex ist.

Schließlich ist aus der DD-PS 211 214 eine Vorrichtung zum Aufzeichnen in digitaler Form vorliegender farbiger Bilder bekannt bei der zur Senkung der Strahlverluste und zur Vereinfachung des Justierens eine mechanische Verschiebung der Lichtquellen und Objektive bzw. eine Programmierung der Speicherzeit bzw. -zyklen der Zwischenspeicher vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem Stand der Technik gemäß der DE 36 29 416 C2 und DE 36 29 793 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Belichten von fotografischem Kopiermaterial derart auszugestalten und zu realisieren, dass die beschriebenen Nachteile der Belichtungseinrichtungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gelöst, dass die Oberfläche des bildgebenden Bildschirmes eine Zylinderoberfläche ist, die auf eine ebenfalls zylindrisch gekrümmte Oberfläche des Kopiermaterials abgebildet wird und dass der Abbildungsmaßstab der Projektion < 0,99 ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 1 weist den Vorteil auf, dass auf überraschend einfache Art und Weise geometrische Verzerrungen und Unschärfen der Abbildung bei der Belichtung vermieden werden. Auf diese Weise wird ein Optimum zwischen Kopierleistung und Bildqualität erreicht, d. h. bei hoher Kopiergeschwindigkeit ist keine Einbuße an Bildschärfe gegenüber der festgelegten maximalen Bildpunktgröße oder durch Farbsäume im Graubereich wegen ungleich großer Bildpunkte hinzunehmen.

Weiterhin ist von Vorteil, dass bei der erfindungsgemäßen Elektronenstrahl- Wandlerröhre der Schaltungsaufwand zur Kompensation von Geometrieverzeichnungen auf dem Bildschirm - im Vergleich zu herkömmlichen Fernsehbild-Wiedergaberöhren (CRT), Monitorröhren für alphanumerische und graphische Darstellung, Sichtspeicherröhren, Oszilloskopröhren u. a. - wesentlich geringer ist. Diese Geometrieverzeichnungen - wie Tangensfehler, insbesondere Kissen- und Tonnenverzeichnung - sind beim Stand der Technik dadurch bedingt, dass das Bild auf einen sehr flachen Bildschirm geschrieben wird.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe, ausgehend von einer Vorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 4, weiterhin dadurch gelöst, daß die Elektronenstrahl-Wandlerröhre eine Bildschirmdiagonale von mindestens 15 Zoll aufweist und daß die im Strahlengang der Belichtung liegenden Oberflächen von Wandlerröhre und Kopiermaterial eine Zylinderoberfläche sind und dass der Abbildungsmaßstab der Projektion < 0,99 ist.

Üblicherweise werden CRT mit einem Frontscheiben-Krümmungsradius um 1200 mm gefertigt, da je weniger die Frontscheibe gekrümmt ist, um so weniger werden Gegenstände, wie beispielsweise Lichtquellen aus der Umgebung, reflektiert. Andererseits wenn der Bildschirm eine Kugelkalotte (Kugelschale) wäre, so wäre die Auslenkung des Elektronenstrahls auf einem solchen Bildschirm dem Ablenkstrom (Ablenkwinkel steigt proportional zum Ablenkstrom an) proportional. Bei den üblichen annähernd ebenen Bildschirmen ist dies aber nicht der Fall, sondern die Auslenkung ist durch R . tanϕ bestimmt. Dieser Tangensfehler bewirkt, dass die eigentlich äquidistanten (mit gleichen Abstand) Rasterlinien zum Rand des Bildfeldes hin auseinander gezogen werden (horizontale und vertikale Linearitätsfehler sowie Zipfel-Verzeichnung, d. h. Unstetigkeit in der Kissenverzeichnung) und erfordert aufwendige Gegenmaßnahmen wie:

• - Ablenkfelder sind inhomogen, d. h. die Ablenkwirkung nimmt ab, je weiter der Elektronenstrahl ausgelenkt wird
• - Kissenmagnete (Permanentmagnete) sind am Umfang der Ablenkeinheit angebracht und korrigieren die Lage der Elektronenstrahlen im Randbereich des Bildes
• - die Ablenkfelder werden moduliert (dynamische Kissenentzerrung)

Bei der erfindungsgemäßen Elektronenstrahl-Wandlerröhre treten in horizontaler Richtung keine symmetrischen Linearitätsfehler auf, so daß auch kein aufwendiger Linearitätsregler (z. B. Ferritkernspule mit einstellbarer Vormagnetisierung) in der Horizontalablenkschaltung erforderlich ist. Zudem kann der Krümmungsradius des Zylinders entsprechend angepaßt werden und die nutzbare Bildschirmfläche ist größer. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Wandlerröhre den Vorteil auf, daß diese fertigungstechnisch einfach und somit preiswert in Massenfertigung herstellbar ist. Weist die Wandlerröhre eine Umschaltmöglichkeit zwischen der Farbtemperatur von 9.000 K und 5.000 K auf, so kann auf einfache Art und Weise eine Anpassung an die geringe Rotempfindlichkeit des Silberhalogenid-Kopiermaterials vorgenommen werden, ohne Kompromisse bei der bitmäßigen Signal-Auflösung, insbesondere des roten Farbkanals (Diskretisierungsrauschen), hinnehmen zu müssen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abbildungsmaßstab der Projektion zu < 0,99 gewählt. Bei einer 15 Zoll (38 cm) Wandlerröhre liegt die nutzbare Schirmfläche bei ca. 290 × 220 mm² und bei einer 17 Zoll (44 cm) Wandlerröhre liegt die nutzbare Schirmfläche bei ca. 350 × 270 mm². Durch die verkleinerte Abbildung auf das Kopiermaterial werden weitgehend die Pixel-Probleme herunterskaliert. Weiterhin ist von Vorteil, daß die Leuchtdichte auf dem Kopiermaterial (infolge der Verkleinerung) großer ist.

Die fotografische Belichtung von Farb-Kopiermaterial erfolgt gemäß Patentanspruch 2 derart, dass während einer gemeinsamen Belichtungszeit eine gleichzeitige und parallele Belichtung in den drei Farbkanälen R, G, B vorgenommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 2 weist den Vorteil auf, dass die Verarbeitungsleistung im Vergleich zu bekannten interaktiven Kopier- und Verarbeitungsgeräten zur Herstellung von Papiervergrößerungen mit sequentieller Belichtung nach Negativ- oder Diapositivvorlagen im Großlabor erheblich gesteigert werden kann.

Schließlich wird bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Patentanspruch 3 die Lichtemission des Bildschirmes durch eine den Empfindlichkeiten des Kopiermaterials reziproke Vorfilterung beeinflußt.

Den Filmen werden fabrikationsseitig verschiedene Eigenschaften mitgegeben, die sich auf ihre Licht- und Farbenempfindlichkeit, den Bildkontrast und die Bildqualität auswirken. Der Empfindlichkeitswert und bei Farbnegativfilmen auch der Belichtungsspielraum sind in der DX-Codierung (Schachbrettmuster auf der Patronenhülse bzw. auf dem Vorspann des Filmes ein Lochcode sowie ein einbelichteter Strichcode, in denen alle für die automatische Filmerkennung im Labor wichtigen Informationen enthalten sind) verschlüsselt. Wird unterschiedliches Filmmaterial anhand der DX-Codierung automatisch erkannt und sowohl die Belichtung als auch die erforderliche Farbkorrektur unter Berücksichtigung des benutzten Kopiermaterials automatisch eingestellt, so kann beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Verarbeitungsleistung von über 1.200 Kopien in der Größe 9 × 13 cm² pro Stunde erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Patentanspruch 6 gekennzeichnet durch die Benutzung von Glas mit hohem Transmissionsgrad für die Frontscheibe der Wandlerröhre. Bei CRT oder Monitorröhren wird zur Erstspiegelung der Bildschirmoberfläche der Transmissionsgrad des Glases (die Lichtdurchlässigkeit) durch neutrale Tönung (Grauglas) mehr oder weniger verringert (meist bis auf 60% bis 30%). Dadurch wird zwar auch die Helligkeit der auf dem (Leucht-) Bildschirm erzeugten Bilder geschwächt, aber das von außen eindringende und an der Leuchtstoffschicht reflektierte Störlicht wird zweimal geschwächt. Nachteilig ist dabei, dass der Strahlstrom für gleiche Helligkeit um so größer sein muß, je stärker das Glas eingefärbt ist. Bei der Ausgestaltung der Wandlerröhre gemäß Patentanspruch 6 wird dagegen ein Glas mit hohem Transmissionsgrad benutzt, was sich sowohl auf die Schärfe als auch auf die Lebensdauer der Wandlerröhre positiv auswirkt.

Vorteilhafterweise weist die Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 9 einen Bildprozessor mit Bildspeicher auf, wodurch in Verbindung mit der Steuereinrichtung automatisch die Anpassung in Gradation, Helligkeit und Kontrast an das benutzte Kopiermaterial erfolgt.

Im Vergleich zu bekannten CRT-Printern werden die an sich vorhandenen Mittel - welche Aufnahmefehler rechnerisch ausgleichen oder zumindest in ihrer Wirktrog abschwächen oder Farbe und Schärfe nachträglich (unter Heranziehung der DX- Codierung) verbessern - mitbenutzt, um zusätzlich die Anpassung an das benutzte Kopiermaterial vorzunehmen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 Empfindlichkeitskurven eines typischen Farb-Kopiermaterials im RGB-Bereich.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer in Massenfertigung preiswert herstellbaren Elektronenstrahl-Wandlerröhre WR mit z. B. mindesten 15 Zoll Bildschirmdiagonale. Der bei der erfindungsgemäßen Wandlerröhre WR benutzte Leuchtstoff weist einen hohen Wirkungsgrad auf und insgesamt liegt der Wirkungsgrad über 8 lm/W. Durch entsprechende Dimensionierung (hohe Strahlstromdichte, hohe Glastransparenz, Schlitzmaske mit breiten Schlitzen in Verbindung mit Verkleinerung bei der Projektion, einbrennfeste Leuchtstoffe) läßt sich bei der erfindungsgemäßen Wandlerröhre WR mit einer Anodenspannung von 20 kV und einer mittleren Elektronenstrahl-Stromdichte von 28 µA/cm² eine mittlere Leuchtdichte von ca. 35.000 cd/m² und dadurch eine wesentliche Verringerung der Kopierzeit erreichen. Zudem kann die Wandlerröhre WR derart ausgestaltet werden, daß die Farbtemperatur von 9.000 K auf 5.000 K oder noch tiefer umschaltbar ist. Dadurch kann, wegen der geringen Rotempfindlichkeit des Silberhalogenidmaterials, eine bessere spektrale Anpassung erfolgen.

Die mit der Kamera bzw. dem Scanner gewonnenen Helligkeitsinformationen des abgebildeten Gegenstandes rufen Spannungsschwankungen hervor, aus denen in der Wandlerröhre WR wieder ein Bild erzeugt wird. Die Wandlerröhre WR funk­ tioniert im Prinzip derart, daß in der "Elektronenkanone" Elektronen durch elektrische Felder stark beschleunigt und gebündelt werden. Außerdem kann die Intensität des Elektronenstrahls gesteuert werden. Auf dem (Leucht-) Bildschirm der Wandlerröhre WR erzeugen Elektronen einen Leuchtfleck. Je nach Zusam­ mensetzung der Leuchtschirmsubstanz (z. B. Zinksulfid bei einer Schwarz-Weiß- Wandlerröhre) wird weißes Licht mit einem leichten Blauschimmer oder farbiges Licht hervorgerufen.

Über den Hals der Wandlerröhre WR sind Ablenkspulen geschoben, die den Elektronenstrahl durch Magnetfelder waagerecht von links nach rechts und senkrecht von oben nach unten ablenken. Deshalb schreibt der Strahl zeilenweise gerade Striche. Während seines Weges über den Bildschirm wird die Intensität des Elektronenstrahls so gesteuert, dass ein Bild aus hellen und dunklen Punkten (Schwarzweiß-Wandlerröhre mit einer durchweg einheitlichen Leuchtstoffmischung, z. B. mit Silber aktiviertes Zinksulfid und blauer Lumineszenz im richtigen Verhältnis mit einem Zink-Kadmiumsulfid und gelber Lumineszenz gemischt, ergibt ein Schirmmaterial, welches bei Elektronenbeschuß "weiß" aufleuchtet) entsteht. Weil die Leuchtsubstanz auf dem Bildschirm nachleuchtet, empfindet man die schnell aufeinander folgenden Einzelbilder als gleichmäßig ablaufenden Vorgang, obwohl beispielsweise die Bildwechselfrequenz deutlich unter 50 Hz liegt.

Bei der erfindungsgemäßen Farbbild-Wandlerröhre WR kann man durch Mischen der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau alle Farben erzeugen. Hierzu sind drei Strahlerzeugersysteme, nämlich je eines für Rot, Grün und Blau vorgesehen und wie bei der Schwarzweiß-Wandlerröhre werden die Elektronenstrahlen über den Bildschirm geführt. Die Elektronenstrahlen werden unabhängig voneinander in ihrer Intensität gesteuert - entsprechend den Bildsignalen der drei Grundfarben.

Auf den Leuchtschirm sind Leuchtstoffpunkte (Lochmaske), z. B. in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks bei einer Delta-Wandlerröhre, aus drei verschiedenen Leuchtsubstanzen aufgetragen, die beim Auftreffen des Elektronenstrahls rot, grün oder blau aufleuchten. Durch eine besondere Lochmaske vor der Leuchtschicht erreicht man, dass der Elektronenstrahl, der durch die roten Bildsignale gesteuert wird, nur auf rote Leuchtpunkte treffen kann. Entsprechend treffen die zwei anderen Elektronenstrahlen jeweils nur auf blaue oder grüne Leuchtpunkte. Punkt für Punkt entstehen gleichzeitig ein rotes, grünes und blaues Bild. Man nimmt das Licht von den eng benachbarten roten, grünen und blauen Leuchtpunkten nicht getrennt wahr, sondern nur das gemischte Licht (additive Farbmischung), d. h. ein farbiges Bild. Ähnlich erfolgt dies bei Benutzung einer Schlitzmaske und vertikaler Farbstreifen. Vertikale Farbstreifen weisen die Vorteil auf, daß die Farbreinheit in vertikaler Richtung, z. B. auf Grund störender Magnetfelder, nicht beeinflußt wird, daß das Konvergenzverfahren bzw. die Geometrie-Entzerrung auf dem Bildschirm einfacher zu realisieren und daß eine hohe Bildhelligkeit durch breite Schlitze (durch die Verkleinerung bei der Projektion ohne Auflösungsverlust) zu erzielen ist.

Erfindungsgemäß weist die Wandlerröhre WR eine zylindrische Bildschirmoberfläche (keine Kugeloberfläche) KB auf. Das hat den Vorteil, daß das Papier (Kopiermaterial) K ebenfalls gekrümmt werden kann (geht nicht bei der Kugel, wohl aber beim Zylinder) und so alle Anforderungen bezüglich Abbildungsschärfe erfüllbar und Verzerrung bei der Projektion vermeidbar sind. Weiterhin wird für die zylindrische Bildschirmoberfläche ein Glas mit hohem Transmissionsgrad benutzt, was sich sowohl auf die Schärfe als auch auf die Lebensdauer der Wandlerröhre WR positiv auswirkt.

Im einzelnen ist mit der Wandlerröhre WR, einer Blende BL und der Positioniereinrichtung für das Kopiermaterial K eine Steuereinrichtung ST verbunden. Das aufzubelichtende Bild B wird über eine Signalverarbeitungseinrichtung SV, welche mit der Steuereinrichtung ST verbunden ist, der Wandlerröhre WR zugeführt, wobei zur spektralen Anpassung die Steuereinrichtung ST die zugehörige Helligkeit und Kathodenspannung, insbesondere eine einzige Belichtungszeit nach Maßgabe der zugehörigen Helligkeit und Kathodenspannung festlegt.

Weiterhin ist ein Farbfilter F vorgesehen, welcher eine Durchlaßkurve reziprok zur Empfindlichkeit des Kopiermaterials K im Rot-, Grün- und Blaubereich aufweist.

Die Signalverarbeitungseinrichtung SV weist einen Bildprozessor mit einem Bildspeicher ausreichender Kapazität auf, wodurch in Verbindung mit der Steuereinrichtung ST automatisch die Anpassung in Gradation, Helligkeit und Kontrast an das benutzte Kopiermaterial K erfolgt.

Erfindungsgemäß wird also eine verkleinernde Abbildung auf das Kopiermaterial K verwendet, weil damit sämtliche Pixel-Probleme (pitch auf Bildschirm ca. 0,25 mm²) herunterskaliert werden können und dank der Verkleinerung die Leuchtdichte auf dem Kopiermaterial K höher ist.

Weiterhin wird das vollfarbige Bild B des Schirmes KB benutzt, welches in einer Belichtungszeit auf das Kopiermaterial K projiziert wird. Die spektrale Anpassung an die Papierempfindlichkeit geschieht durch den Einsatz des Filters F, der genau reziprok zur Papierempfindlichkeit in R, G, B verläuft. Damit kann in einer Belichtungsphase gleichzeitig (parallel) im R, G, B-Bereich belichtet werden.

Vorzugsweise baut man einen Satz (Filterrad) von Filtern in die Vorrichtung, um an verschiedene Papierempfindlichkeiten anpassen zu können.

Bei einer vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist die Horizontal- und Vertikalablenkeinheit der Wandlerröhre WR zur Bildgabe im Querformat oder im Hochformat umschaltbar oder die Wandlerröhre WR ist mechanisch um 90° drehbar gelagert. Hierdurch kann auf überraschend einfache Art und Weise eine Verringerung des Auflösevermögens bei einer Aufnahme in Hochformat vermieden werden, da Bildröhren stets in der horizontalen Richtung hinsichtlich Auflösungsvermögen optimiert werden. Die Anforderungen an den Papierlauf (Krümmung des Papiers und Richtung des Papiertransports) sind durch einfache konstruktive Maßnahmen zu erfüllen.

Wie zahlreiche Versuche ergeben haben, kann eine Optimierung der Wandlerröhre WR unter Benutzung eines Leuchtstoffs für den Bildschirm mit mittelkurzer (10 bis 1000 µs) Nachleuchtdauer und einer Bildwechselfrequenz über 50 Hz oder eines Leuchtstoffs mit mittlerer (1 bis 100 ms) Nachleuchtdauer und einer Bildwechselfrequenz unter 50 Hz erfolgen.

Die in Fig. 2 dargestellten Empfindlichkeitskurven zeigen für ein typisches Farb-Kopiermaterial die Empfindlichkeit bei der entsprechenden Lichtwellenlänge des auffallenden Lichts im RGB-Bereich. In Richtung der Abszisse ist die Lichtwellenlänge in nm und in Richtung der Ordinate ist die relative spektrale Empfindlichkeit für Rot, Grün und Blau eingetragen. Bei einer Durchbelichtung eines Negativs auf das photographische Positivmaterial oder photographisches Papier führt jede ungefilterte Farbvergrößerung zu starken Farbstichen und jede Filterung verursacht eine Belichtungszeitverlängerung (klassische Filtertechnik). Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Verkleinerung des Bildes diese Verlängerung kompensiert.

Alle dargestellten und beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten, sowie ihre Kombination untereinander, sind erfindungswesentlich. Beispielsweise kann aus Gründen einer einfacheren Röhrensteuerung die Belichtung pro Bild nicht durchgehend (z. B. 3 Sekunden lang), sondern in Form von sich wiederholenden Schreibzyklen erfolgen, unter dem Aspekt der Energiesparung ein Leuchtstoff mit langer Nachleuchtdauer benutzt werden, gleichzeitig mehrere Zeilen parallel auf den (Leucht-)Bildschirm geschrieben werden usw.

Claims (11)

1. Verfahren zum Belichten von fotografischem Kopiermaterial mittels einer Kathodenstrahlröhre (CRT), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des bildgebenden Kathodenstrahl-Bildschirmes (KB) eine Zylinderoberfläche ist, die auf eine ebenfalls zylindrisch gekrümmte Oberfläche des Kopiermaterials (K) abgebildet wird und dass der Abbildungsmaßstab der Projektion < 0,99 ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die fotografische Belichtung von Farb-Kopiermaterial (K) derart, dass die gleichzeitige, parallele Belichtung in den drei Farbkanälen R, G, B während einer gemeinsamen Belichtungszeit vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemission des Bildschirmes (KB) durch eine den Empfindlichkeiten des Kopiermaterials (K) reziproke Vorfilterung (F) beeinflußt wird.

4. Vorrichtung zum Belichten von fotografischem Kopiermaterial (K) mittels einer Kathodenstrahlröhre (CRT), bei der in den Strahlengang ein Objektiv (O), eine Blende (BL) und ein Farbfilter (F) einbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenstrahlröhre (CRT) eine Bildschirmdiagonale von mindestens 15 Zoll aufweist, dass die im Strahlengang der Belichtung liegenden Oberflächen von Kathodenstrahlröhre (CRT) und Kopiermaterial (K) eine Zylinderoberfläche sind und dass der Abbildungsmaßstab der Projektion < 0,99 ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Wandlerröhre (WR), der Blende (BL) und der Positioniereinrichtung für das Kopiermaterial (K) eine Steuereinrichtung (ST) verbunden ist und dass das aufzubelichtende Bild (B) über eine Signalverarbeitungseinrichtung (SV), welche mit der Steuereinrichtung (ST) verbunden ist, der Wandlerröhre (WR) zugeführt wird, wobei zur spektralen Anpassung die Steuereinrichtung (ST) die zugehörige Helligkeit und Kathodenspannung festlegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Benutzung von Glas mit hohem Transmissionsgrad für die Frontscheibe der Wandlerröhre (WR).

7. Vorrichten nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbfilter (F) eine Durchlaßkurve reziprok zur Empfindlichkeit des Kopiermaterials (K) im Rot-, Grün- und Blaubereich aufweist.

8. Vorrichten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (ST) zur spektralen Anpassung eine einzige Belichtungszeit nach Maßgabe der zugehörigen Helligkeit und Kathodenspannung festlegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (SV) einen Bildprozessor mit Bildspeicher aufweist, wodurch in Verbindung mit der Steuereinrichtung (ST) automatisch die Anpassung in Gradation, Helligkeit und Kontrast an das benutzte Kopiermaterial (K) erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Horizontal- und Vertikalablenkeinheit der Wandlerröhre (WR) zur Bildgabe im Querformat oder im Hochformat umschaltbar ist oder dass die Wandlerröhre (WR) mechanisch um 90° drehbar gelagert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Benutzung eines Leuchtstoffs für den Bildschirm mit mittelkurzer (10 bis 1000 µs) Nachleuchtdauer und einer Bildwechselfrequenz über 50 Hz oder eines Leuchtstoffs mit mittlerer (1 bis 100 ms) Nachleuchtdauer und einer Bildwechselfrequenz unter 50 Hz.