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Abtastverfahren und Abtastblende zum Unterdrücken
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von Moire bei der Abtastung gerasterter Vorlagen.
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Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reproduktionstechnik,
wobei bei der Abtastung von bereits gerasterten Vorlagen für die spätere Reproduktion
ausgegangen wird, insbesondere auf das Gebiet der Drucktechnik.
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Stand der Technik Bei der elektronenoptischen Abtastung von gerasterten
Vorlagen auf Scannern und Graviergeräten entsteht das Problem, daß durch Überlagerung
des Vorlagenrasters einerseits und des bei der Aufzeichnung in der Maschine zugesetzten
Rasters andererseits ein störendes Moire entsteht. Bei der Abtastung wird jeweils
aus einer gleichmäßig beleuchteten Vorlagenstelle mittels einer Blende ein kleiner
Bildpunkt auf der sensitiven Fläche eines elektronischen Lichtempfängers abgebildet,
der das elektronische Signal für die Weiterverarbeitung und schließlich die Aufzeichnung
erzeugt.
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Ist die Größe des abgebildeten Flecks nicht groß
gegen
die Rasterweite einer gerasterten Vorlage, so erscheint im Ausgangssignal des Lichtempfängers
in der Regel die Folgefrequenz der ,an der Abtastoptik bei der Abtastung vorbeilaufenden
Rasterpunkte. Diese unerwünschte Frequenz interferiert mit der Frequenz, die dem
Helligkeitssignal zur Aufrasterung der Aufzeichnung zugesetzt wird.
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Aus der deutschen Patentanmeldung P 30 10 880 ist ein Verfahren zur
Vermeidung von Moire in dem genannten Falle bekannt, das die Rasterstruktur der
Vorlage und damit die unerwünschte Frequenz im Bildsignal dadurch verhindert, daß
die abtastende Optik um einen gewissen Betrag unscharf gestellt wird. Um den dabei
auftretenden Schärfeverlust zu vermeiden, wird bei dieser Patentanmeldung mit Hilfe
einer elektronischen Unscharfmaskierung der Schärfeverlust mindestens zum Teil wieder
kompensiert.
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Es ist aus dem Handbuch, Agfa-Gevaert, Grafisches Material, Halbtonfotografie,
12, 1969, Seiten 132 - 137 ein Verfahren bekannt, bei dem durch Beugung an Blenden
die Vorlage entrastert wird.
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Dieses Verfahren weicht aber von der vorliegenden Erfindung ab, da
dort die verwendeten Blenden zur gleichzeitigen Abbildung der gesamten Vorlage ausgelegt
und benutzt werden. Die dort beschriebenen Blenden sind nicht geeignet für die punkt-
und zeilenweise Abtastung einer Vorlage, wie dies in elektronischen Reproduktionsgeräten
geschieht.
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Aufgabenstellung Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde,
ein Abtastverfahren und eine Blende anzugeben, die es gestatten, ein im beliebigen
Rasterwinkel und in beliebiger Rasterkonfiguration aufgerastertes Bild als Vorlage
in der Reproduktionstechnik zu benutzen, ohne daß bei der Wiederaufzeichnung selbst
wenn diese ungerastert, in einer anderen Rasterweite, einem anderen Rasterwinkel
oder einer anderen Raster konfiguration erfolgt weder störendes Moire noch unzulässiger
Schärfeverlust auftritt.
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Die Erfindung erreicht dies durch die in den Ansprüchen l - 3 genannten
Merkmale.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 - 12 näher beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 Rastermasche und Elementarzelle im Vorlagenraster,
Figur 2; 3; 4 Beispiele für Elementarzellen und Figur 5 bis 12 verschiedene Phasen
des Abtastvorgangs.
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Im Prinzip wird die Aufgabe, wie im folgenden beschrieben, durch Wahl
einer in Form und Größe geeigneten Abtastblende, die zum Raster der Vorlage in geeigneter
Weise orientiert ist, gelöst.
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Zugrundegelegt sei ein periodisches Vorlagenraster, bei dem beliebige
Maschenweiten und beliebige Winkelungen zugelassen sind. Der optische Dichteverlauf
der einzelnen Rasterpunke läßt sich dann durch eine Funktion ¢ (x, y) beschreiben.
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Betrachtet man diese Funktion über eine Fläche mit
gleichbleibendem
Tonwert, sö ist sie periodisch.
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Sie habe die Periode A in X-Richtung und die Periode B in Y-Richtung
(siehe Figur 1), wobei die Koordinaten X und Y auch schiefwinklig sein können. Um
die Rasterperiode aus dem Abtastsignal zu eliminieren, kann der durch e.ine Blende
definierte Abtastfleck ein Rechteck (bei schiefwinkligen Koordinaten ein Parallelogramm)
mit den Kanten n x A und m x B sein, wobei n und m natürliche Zahlen sind und kann
parallel zu den Achsen des Koordinatensystems ausgerichtet sein.
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Eine weitere Möglichkeit besteht z. B. darin, das Rechteck bzw. Parallelogramm
so zu wählen, daß die Diagonalen die Länge n x 2A und m x 2B haben und ebenfalls
parallel zu den Achsen (X, Y) ausgerichtet sind. Wählt man im ersten Beispiel n
= 1 und m = 1, so erhält man einen Abtastfleck, der eine moirefreie Abtastung in
einem beliebigen Raster mit optimaler Bildschärfe erlaubt. Es können, wie unten
gezeigt, auch Blenden zugelassen werden, deren Begrenzung nicht geradlinig ist und
deren Öffnung keine zusammenhängende Fläche zu sein braucht.
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Bei der Ausrichtung der Blende zu den Achsen können sogar Winkelfehler
zugelassen werden, wobei noch -in den meisten Anwendungsfällen zufriedenstellende
Resultate erzielt werden.
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Figur 1 zeigt ein Vorlagenraster, das mit dem eben beschriebenen Verfahren
abgetastet wird. Es läßt sich allgemein durch ein zweidimensionales Gitter
aus
einzelnen Rastermaschen beschreiben, in deren Mittelpunkten die Mittelpunkte der
Rasterpunkte liegen. Ein solches Rastergitter läßt sich aus .Elementarzellen aufbauen,
wobei sich der Begriff Elementarzelle folgendermaßen definieren läßt: Die Fläche
einer Elementarzelle entspricht der Fläche einer oder mehrerer Rastermaschen-des
Vorlagenrasters. Die Elementarzellen können beliebige zusammenhängende oder nicht
zusammenhängende gleiche Flächen sein, deren Gesamtheit das Rasternetz der Vorlage
lückenlos und ohne Überlappung überdeckt, wobei jede einzelne Elementarzelle so
orientiert ist, daß die relative Lage der Elementarzelle zur Rastermasche über das
gesamte Vorlagenrasternetz gleich ist.
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In Figur 1 ist, wie-bereits erwähnt, ein solches Vorlagenrasternetz
N mit den Rasterabständen A, B und den Rasterpunkten RP dargestellt. In dieses Rasternetz
sind durch stärkere Linien hervorgehoben eine Rastermasche RM und eine Elementarzelle
EZ eingezeichnet. Wie aus diesem speziellen Beispiel ersichtlich, ist hier die Elementarzelle
EZ so gewählt,. daß sie sich mit der Rastermasche RM deckt.
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Figur 2 zeigt zwei weitere Beispiele für Elementarzellen. Die Elementarzelle
EZ2 hat die Form eines Rechtecks und erstreckt sich über zwei benach barte Maschen.
Die Elementarzelle EZ3 ist ein Quadrat, das um 45° gegen die Rasterrichtung geneigt
ist und besteht ebenso wie EZ2 aus vier halben Rastermaschen.
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Figur 3 zeigt eine andere Form von Elementarzellen.
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Die Elementarzelle EZ4 gibt ein Beispiel für eine nicht geradlinig
begrenzte, aber zusammenhängende Form. Wie ersichtlich, überdeckt sie in ihrer Gesamtheit
ebenfalls das ganze Rasternetz definitionsgemäß.
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Figur 4 zeigt ein Beispiel für eine Elementarzelle EZ5 mit nicht zusammenhängender
Fläche. Es sind auch andere Elementarzellen mit nicht zusammenhängender Fläche möglich,
soweit sie die vorgenannten Definitionskriterien erfüllen.
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Aus solchen Elementar zellen wird die Form und Größe der eigentlichen
Abtastblende hergeleitet.
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Weil bei elektronenoptischer Bildabtastung die Rastermasche über ein
optisches System auf den Lichtempfänger abgebildet wird, dessen Abbildungsmaßstab
in der Regel nicht 1:1 ist, hat die Blende in ihren Abmessungen nicht unbedingt
die tatsächliche Größe der Elementarzelle. Die tatsächliche Blendenöffnung ist ein
ähnliches Abbild der Elementarzelle, das dem Abbildungsmaßstab entspricht.
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Die Figuren 5 - 12 zeigen verschiedene aufeinanderfolgende Phasen
einer Vorlagenabtastung, wobei zum besseren Verständnis die einfache quadratische
Blenden- und Elementarzellenanordnung aus Figur 1 zugrundegelegt wurde. In diesem
Beispiel wird, ausgehend von Figur 5, eine Blende BL entlang der Richtung eines
Pfeils, PF relativ zur Vorlage bewegt.
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Man erkennt leicht, daß in den einzelnen darge-
stellten
Phasen dieser Bewegung das Verhältnis schwarzer und weißer Flächenanteile, gleiche
Rasterpunktgröße vorausgesetzt, innerhalb des ausgeblendeten Bereichs unabhängig
von der Position der Blende ist. Die Ortsfrequenz des Vorlagenrasters ist damit
aus dem Abtastsignal eliminiert. Das gilt, wie die Abbildungen zeigen, selbst dann,
wenn die Relativbewegung von Blende und Vorlage in einem beliebigen Winkel y zum
Vorlagenraster erfolgt, wie die gestrichelte Linie in den Figuren 6 - 12 andeutet.
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In modernen elektronischen Reproduktionsgeräten entsteht die Relativbewegung
zwischen Vorlage und Abtastorgan normalerweise dadurch, daß die Vorlage auf eine
rotierende Trommel aufgespannt ist und sich das Abtastorgan kontinuierlich oder
schrittweise in axialer Richtung an der Trommel vorbeibewegt. Die Abtastung erfolgt
dadurch entweder in Form einer Helix mit kleiner Steigung oder mit parallelen Umfangslinien.
(Letzteres ist auch bei Flachbettabtastern der Fall). Ist z. B. die Vorlage ein
rechteckiges unter 300 gerastertes Bild, das mit seinen Kanten in Umfangsrichtung
auf der Trommel aufgespannt ist, so ergibt sich bei der Abtastung eine Relativbewegung,
wie in Figuren 5 - 12 dargestellt.
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Beim Abtastvorgang ist es von Bedeutung, daß die Blende entsprechend
der Elementarzelle, von der sie abgeleitet ist, zum Vorlagenraster ausgerichtet
ist, wobei es, wie die Praxis zeigt, nicht auf große Genauigkeit ankommt.
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Die Blende darf bei der Abtastung im Gegensatz zu der oben definierten
Elementarzelle die Vorlage überlappend oder auch mit Zwischenräumen erfassen.
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Im ersteren Falle wird feinere Auflösung erreicht, was z. B. von Bedeutung
ist, wenn die Aufzeichnung in einem etwa gleich feinen oder feinerem Raster, aber
unter anderem Rasterwinkel als die Vorlage erfolgen soll. Der umgekehrte Fall ist
vorteilhaft (Zeitersparnis), wenn in gröberem Raster aufgezeichnet werden soll.
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Grundsätzlich kann eine solche Abtastblende in der üblichen Art, etwa
durch Stanzen, Ätzen, Funkenerodieren, Perforieren mittels Hochenergiestrahlen von
metallischen Scheiben oder durch entsprechende Teilbedampfung von durchsichtigem
Material mit lichtundurchlässigem Niederschlag hergestellt werden. Ebenfalls ist
es möglich, Lichtleitern einen entsprechenden Querschnitt zu geben.
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Die Erfindung findet zwar in der .Reproduktionstechnik vorwiegend
Anwendung bei der optoelektronischen Abtastung, jedoch kann s.ie ebenso in solchen
Fällen eingesetzt werden, bei denen eine gerasterte Vorlage etwa zeilenweise abgetastet
wird, wobei die Aufzeichnung auf ein lichtempfindliches Medium direkt durch das
von der Vorlage reflektierte Licht über eine entsprechende optische Einrichtung
zur Abbildung (z. B. Linsensysteme und/oder Lichtleitfasern) über die erfindungsgemäße
Blende erfolgt.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist beispielsweise in der Drucktechnik
gegeben, wenn zur
Erstellung der Druckform von gerasterten Vorlagen
ausgegangen wird. Es tritt häufig der Fall ein, daß die Originalvorlage nicht mehr
im Zugriff ist, sondern nur noch ein bereits gerasterter Druck oder gerasterte Farbauszüge
verfügbar sind.
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Ein bedeutender Anwendungsfall liegt in der heute vielfach praktizierten
sogenannten Offset-Tiefdruck-Conversion, wie sie in der DE-AS 28 05 874 beschrieben
ist.
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