DE3629416C2 - Verfahren und Vorrichtung zum punkt- und zeilenweisen Kopieren von Farbbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 5.

Bei der Reproduktion farbiger Originalbilder und bei der Herstellung farbfotografischer Positivbilder von Color-Negativen wird in zunehmendem Maße von der elek­ tronischen Bildverarbeitung Gebrauch gemacht. Grundlage ist dabei, daß die Bildvorlage nach Zeilen und Spalten elektronisch abgetastet und die resultierenden Bild­ signale nach bestimmten Kriterien korrigiert bzw. modi­ fiziert werden. Die modifizierten Bildsignale werden dann einer Farbbelichtungseinheit zugeführt, die die elektrischen Bildsignale wieder in ein optisches Bild umwandelt, das auf fotografisches Aufzeichnungsmate­ rial, z. B. Colornegativ-Papier, aufbelichtet wird. Eine solche Vorrichtung geht z. B. aus der Veröffent­ lichung "An Experimental Cathod Ray Tube Printer" in "Journal of Imaging Technology" Vol. T2, Nr. 3, Sei­ ten 135 bis 139, hervor. In der dort beschriebenen Ein­ richtung wird als Phosphor der Kathodenstrahlröhre ein Phosphor mit der Bezeichnung P45 für etwa ein Viertel der Emission verwendet und für die restlichen 74% ein mit Europium dotiertes Yttriumoxysulfid verwendet. Da­ bei ergibt sich eine Emission, in der im gesamten Be­ reich von 380 nm bis 720 nm mit wechselnden Amplituden deutlich Emissionen vorhanden sind. Die bei dieser be­ kannten Einrichtung verwendeten Filter sind Gelatine­ filter mit verhältnismäßig flachen Filterflanken und erheblichen Restabsorptionen auch in den für bestimmte Farben maximal durchlässigen Lichtwellenlängenbereichen.

Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Empfind­ lichkeit des Kopiermaterials in den Grundfarben, auf­ grund des Emissionsverlaufs des Phosphors und der Fil­ terabsorptionen ergeben sich für durchschnittlich ge­ färbte Kopiervorlagen erhebliche Unterschiede in den in den einzelnen Farben benötigten Kopierlichtmengen. Eine im Prinzip mögliche Erhöhung der Helligkeit des Punktes auf dem Bildschirm aufgrund eines höheren Kathodenstro­ mes ist wegen der Überlastung der Röhre bei hoher Lichtleistung und wegen der Vergrößerung des Lichtpunk­ tes aus Gründen der Bildschärfe begrenzt. Eine gleich starke Lichtemission durch alle Wellenlängebereiche mit einem einzigen Phosphor ist praktisch nicht erreichbar, so daß Mischphosphore für diese Zwecke geschaffen wer­ den müßten. Neben den stark erhöhten Kosten für eine Röhre entsprechend solchen Spezialzwecken haben Misch­ phosphore den weiteren Nachteil, daß die einzelnen Be­ standteile unterschiedlich altern und sich damit die Intensität der verschiedenfarbigen Emissionen im Laufe des Lebens der Röhre unterschiedlich entwickelt.

Die bei der bekannten Einrichtung stark unterschiedli­ chen Kopierlichtmengen nur durch Variation der Belich­ tungszeit zu erzeugen, führt zu verhältnismäßig langen Belichtungszeiten und dementsprechend geringer Kopier­ leistung.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Kopierverfah­ ren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei im Durchschnitt hoher Kopierleistung die Dauer der ein­ zelnen Farbbelichtungen nicht allzu weit voneinander abweicht, ohne daß dabei das erzeugte Bild qualitative Einbußen erleidet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1. Durch die hohe Emission des Phosphors im Rotbereich wird die Belichtungszeit für den Rotauszug gegenüber bekannten Geräten erheblich verkürzt. Gleichzeitig wird durch den Einsatz von di­ chroitischen Farbfiltern in den anderen beiden Farbbe­ reichen die Durchlässigkeit des Strahlengangs auf einen maximalen Wert gebracht, so daß in Verbindung mit der jeweils um den Faktor 20 bis 50 höheren Empfindlichkeit des Kopiermaterials in den Farben grün und blau sich ohne Veränderung der Schirmhelligkeit Belichtungszeiten ergeben, die etwa gleich lang sind wie die Rotbelich­ tung trotz der auf den üblichen Emissionskurven kaum noch feststellbaren Emissionen dieser Art von Phospho­ ren in den Farben grün und blau. Durch die fast gleich­ bleibende Röhrenaussteuerung treten auch keinerlei un­ gleiche Punktgrößen in den drei Farben und damit keine Farbsäume um die Punktmitten auf, die insbesondere in grauen Bereichen mittlerer Dichte störend sein können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach Anspruchs 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 1 ergibt sich aus dem Anspruch 5.

Weitere Einzelheiten zeigt das Ausführungsbeispiel, das anhand von Figuren eingehend dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen CRT-Printers,

Fig. 2 das Emissionsspektrum eines Phosphors auf der Bildfläche der CRT-Röhre gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Verlauf der Bildpunktgröße in Abhängigkeit von der Röhrenhelligkeit der Röhre gemäß Fig. 1,

Fig. 4 Empfindlichkeitskurven für das Farbnegativ-Ko­ piermaterial zur Belichtung in dem Gerät gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 den Verlauf der Durchlässigkeitskurven der Farbfilter in der Kopiervorrichtung gemäß Fig. 1.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist mit 1 ein Bild­ signaleingang, vorzugsweise ein Speicher bezeichnet, in dem die drei Farbauszüge der zum Kopieren anstehenden Bildvorlage als digitale Werte gespeichert sind, und aus dem sie als Signalfolge in einer der Printgeschwin­ digkeit angepaßten Geschwindigkeit entnommen werden können. Stattdessen könnten die Bildsignale auch direkt von einer Vorlagenabtastung (Scanner) mit nachfolgender Bildverarbeitung kommen. Der Speicher 1 ist verbunden mit einem Block 2, der die aus dem Speicher 1 erhalte­ nen Signale umwandelt in die für das Aufbelichten er­ forderliche Form, derart, daß die Bildpunkte auf der Kopie nach dem Entwickeln gerade die richtige Farbe und Dichte aufweisen. Die Signalverarbeitungseinrichtung 2 ist ferner verbunden mit einem zentralen Taktgenera­ tor 3, der den Zeitablauf des Kopierens steuert. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist auch verbunden mit einer Steuerungseinrichtung 4 zum Ansteuern der Kopier­ filter 6, welche Steuerungseinrichtung das Bezugszei­ chen 5 erhalten hat. Die Filtereinrichtung besteht aus einem Filterrad 6a mit drei sich jeweils über 120° er­ streckenden Farbbereichen, wobei der Farbbereich 6a die Farbe grün, der Farbbereich 6b die Farbe rot und der Farbbereich 6c die Farbe blau aufweist. Das Filterrad sitzt auf einer Welle 6d, die mit einem Motor 7 verbun­ den ist. Der Motor 7 wird auf bekannte, nicht näher be­ schriebene Weise von der Farbfilterauszugsteuerung 4 so gesteuert, daß jeweils während der Zeit der Aufbelich­ tung, z. B. des grünen Farbauszugs, sich auch das grüne Filter im Kopierlichtstrahlengang befindet usw.

Der Ausgang der Signalverarbeitung 2 ist verbunden mit den Eingängen einer Kathodenstrahlröhre 8 üblicher Bau­ art. Diese Kathodenstrahlröhre 8 ist an ihrer Bildflä­ che 8a mit einem Phosphor belegt, der für alle drei Farbauszugsbelichtungen benutzt wird. Auf die Eigen­ schaften des Phosphors wird im folgenden noch ausführ­ lich eingegangen.

Die Schirmbildfläche 8a der Röhre 8 wird durch ein Ob­ jektiv 9 auf ein Fotopapier 12 abgebildet. In unmittel­ barer Nähe des Objektivs 9 befindet sich als Einrich­ tung zur gesteuerten Abschwächung des Lichtstrahls eine Blendeneinrichtung 10, der Einfachheit halber als Zwei­ flügelblende mit zwei Flügeln 10a und 10b dargestellt. Diese beiden Flügel werden durch einen Motor 11 über eine Achse 10c jeweils in eine von der Steuerungsein­ richtung 4 vorgegebenene Stellung bewegt.

In Fig. 2 ist eine Emissionskurve des Phosphors auf dem Bildschirm 8a gemäß Fig. 1 dargestellt. In dieser Kurve ist auf der Abszisse die Lichtwellenlänge in nm im Be­ reich zwischen 370 und 720 nm dargestellt, während auf der Ordinate die Zahlen von 0 bis 100% reichen, je­ weils von der maximalen Emission des Phosphors ausge­ hend. Der in der beschriebenen Röhre verwendete Phos­ phor stammt aus der Gruppe der seltenen Erden mit hoher Emission im Rotbereich, die oft unter der Bezeichnung P 22 R bzw. P 56 angeboten werden. Der in Fig. 2 ge­ zeigte Phosphor hat sein Emissionsmaximum an der Stel­ le 13 bei 620 nm und dicht daneben an der Stelle 14 ein weiteres Maximum von über 70% bei etwa 615 nm. Die nächstniedrige Emission liegt an der Stelle 15 bei 695 nm mit knapp daneben einer weiteren Emission von 20% des Maximalwerts. Schließlich ist mit einer Inten­ sität von etwa 18% eine Emission bei etwa 595 festzu­ stellen und eine winzig kleine Erhebung bei etwa 538 nm. Für den Blaubereich unter 480 nm sind in dieser Kurve überhaupt keine Emissionen erkennbar.

In Fig. 3 ist in Form einer Kurve dargestellt, inwie­ weit bei einer Kathodenstrahlröhre der Lichtpunktdurch­ messer d sich in Abhängigkeit von der Helligkeit L ver­ größert. Aus der verschobenen, angenäherten Parabelform geht hervor, daß in einem unteren Aussteuerbereich die Durchmesseränderung verhältnismäßig gering ist, daß sie jedoch an dem maximalen Wert mehr als linear mit der Helligkeit zunimmt. Nachdem die Größe des Lichtpunktes maßgeblich in den Schärfeeindruck eines Bildes eingeht, darf die Helligkeit des Lichtpunktes keinesfalls über einen gewissen Grenzwert erhöht werden, ohne qualitati­ ve Einbußen an Bildschärfe zu verursachen. Andererseits führt eine Reduzierung der Lichtpunkthelligkeit auch zu einer Verlängerung der Kopierzeit und damit zu einer Minderung der Kopierleistung.

In Fig. 4 sind die Empfindlichkeitskurven des Farbko­ piermaterials 12 dargestellt, und zwar wiederum über der Lichtwellenlänge in nm. Die Kurven 17, 18 und 19 geben jeweils ein Maß für die Empfindlichkeit des Ko­ piermaterials bei der entsprechenden Lichtwellenlänge des auffallenden Lichts. In der Ordinate ist zwischen 0 und 2,6 aufgetragen die relative spektrale Empfindlich­ keit, bezogen auf ein energiegleiches Spektrum; die Meßgröße bezieht sich auf den Logarithmus des Kehrwer­ tes der Lichtmenge, die erforderlich ist, um eine kon­ stante Dichte zu erreichen. Daraus ist zu ersehen, daß die Rotempfindlichkeit etwa 1/30 mal so groß ist wie die Blauempfindlichkeit gemäß Kurve 19. Die Grünemp­ findlichkeit gemäß Kurve 18 liegt faktormäßig bei etwa 1/6 von der Blauempfindlichkeit.

Schließlich sind in Fig. 5 die Durchlässigkeiten der Kopierfilter 6a, b und c dargestellt, die als dichroi­ tische Filter mit möglichst steilen, an den Grenzen der Empfindlichkeitsbereiche sich nur wenig überdeckende Kantenfilter ausgebildet sind. Dichroitische Filter werden hergestellt durch Aufdampfen von λ-Viertel­ schichten auf einen Glasträger. Je nach Dicke der Schicht werden bestimmte Lichtwellenlängen aufgrund von Interferenzen bevorzugt reflektiert oder durchgelassen. Auf diese Weise können die nahezu senkrechten Filter­ flanken realisiert werden.

Um nun einen bestimmten Bildpunkt einer Farbe auf dem Schichtträger 12 zu erzeugen, muß die Helligkeit des Bildpunktes auf dem Schirm 8a innerhalb des Durchläs­ sigkeitsbereiches des zugehörigen Farbfilters 6a, b, c um dessen Restdichte vermindert, multipliziert werden mit der Empfindlichkeit des Kopiermaterials im Bereich dieser Wellenlänge. Bei der beschriebenen Kombination des "roten Phosphors" mit den geringen Emissionen im Grün- und Blaubereich, jedoch der maximalen Durchläs­ sigkeit der Filter in eben diesen Bereichen ergibt sich aufgrund der sehr stark unterschiedlichen Empfindlich­ keit des Kopiermaterials eine nahezu gleich lange Be­ lichtungszeit und annähernd gleiche Bildschirmhellig­ keiten bei farbneutralen Bildstellen für jeden der drei Farbauszüge.

Aus Gründen einer einfacheren Röhrensteuerung werden nun die Belichtungszeiten pro Bildpunkt in einer Farbe nicht durchgehend aufbelichtet, sondern in Form von sich wiederholenden Schreibzyklen etwa nach der Fern­ sehnorm mit 0,040 Sekunden pro Vollbild und Farbe. Da­ bei ergibt sich eine höchste Kopierleistung, wenn ein komplettes Farbbild mit je einem Vollbild für einen Farbauszug aufgezeichnet werden kann. Dieses Ziel ist bei den derzeitigen Empfindlichkeiten des Kopiermate­ rials und den Helligkeitswerten der Printröhren bei Fernsehfrequenz nicht erreichbar. Es lassen sich jedoch dabei Vollbildzahlen n_RGB für die drei Farbauszüge jeweils zwischen 5 und 10 erreichen. Im Prinzip könnte für die Einstellung der Kopierlichtmengen in den drei Farben mit einer vorgegebenen maximalen Bildpunktgröße gearbeitet werden, für die über die Kurve gemäß Fig. 3 auch die zugehörige Helligkeit und Kathodenspannung UA festliegt. Für die Farbbelichtung mit der längsten Ein­ zelzeit ist dann die Zahl der Vollbilder n_RGB so festzulegen, daß sich mit Variation der Schirmhellig­ keit gerade die nächsthöhere ganzzahlige Vollbildzahl ergibt. Für die kürzeren Belichtungszeiten in den bei­ den anderen Farben ist ebenfalls durch Einstellung der Schirmhelligkeit eine ganzzahlige Vollbildzahl festzu­ legen, wobei die Schirmhelligkeit für den größtzulässi­ gen Lichtpunktdurchmesser nicht überschritten werden darf.

Bei dieser Einsteuerung können jedoch - je kleiner die Zahl der einzustellenden Vollbilder, desto mehr - un­ terschiedliche Bildpunktgrößen in den einzelnen Farben auftreten. Insbesondere im grauen Bildbereich führt dies zu Farbsäumen, die abhängig von der Bildpunktgröße bereits störend sein können. Solche Farbsäume sind ver­ meidbar, wenn anstelle der Feinanpassung der Lichtmenge durch Reduzieren der Intensität des Bildpunktes auf dem Schirm der Kopierlichtstrahlengang durch Einschaltung lichtschwächender Mittel einstellbar in seiner Intensi­ tät verändert werden kann. Dies geschieht z. B. durch die Blendeneinrichtung 10 gemäß Fig. 1. Anstelle der Blende könnte jedoch auch ein Stufengraukeil vorgesehen sein, der durch eine entsprechende motorische Einstell­ einrichtung von der Steuerung 4 betätigt sein könnte. Die Steuerung erfolgt dann auf die Weise, daß von der Steuerung 4 für jeden Farbauszug einzeln vorgegeben wird, wie stark der Lichtstrahl z. B. für die Rotbe­ lichtung geschwächt werden muß, um die Lichtmenge etwa ein halbes Vollbild zu verringern und die nächsthöhere Vollbildzahl zu ermöglichen.

Die Aufbelichtung eines in dem Speicher 1 gespeicherten Bildes erfolgt dann in der Weise, daß zunächst auf ein unbelichtetes Papierblatt 12 bei Einschaltung z. B. des Blaufilters 6c an die Signalverarbeitung 2 die Signal­ folge für das Blaubild geliefert wird. Gleichzeitig wird aufgrund der im Speicher 1 festgelegten Kon­ trast- und Maximalwerte die für das Blaubild erforder­ liche Zahl von Vollbildern bei maximal zulässiger Bild­ punktgröße vorgegeben. Eine dafür eventuell erforder­ liche Bildschwächung wird umgesetzt in einen Steuerbe­ fehl für den Motor 11, der die Blende 10 in die richti­ ge Stellung bringt. Mit dieser Einstellung wird dann, gesteuert durch den Taktgenerator 3, die Signalfolge auf dem Schirm 8a der Röhre in eine Folge von Blaubil­ dern umgesetzt, die jeweils auf das Papier 12 aufbe­ lichtet werden. Nach Abschluß der Blaubelichtung wird das Filterrad 6 um 120° gedreht und z. B. der Rotfil­ ter 6b in den Strahlengang gebracht. Die Blende 10 wird dann entsprechend eingestellt und die entsprechende An­ zahl von Rotbildern über den Schirm 8a der Röhre auf das Papier 12 aufbelichtet. Schließlich erfolgt nach Fortschaltung des Filterrades 6 durch den Motor 7 durch das Grünfilter die Grünbelichtung mit einer entspre­ chenden 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.

Auf diese Weise wird ein Optimum zwischen Kopierlei­ stung und Bildqualität erreicht, d. h. bei hoher Ko­ piergeschwindigkeit ist keine Einbuße an Bildschärfe gegenüber der festgelegten maximalen Bildpunktgröße oder durch Farbsäume im Graubereich wegen ungleich großer Bildpunkte hinzunehmen.

Claims (7)

1. Verfahren zum punkt- und zeilenweisen Kopieren von als Signalfolge in drei Farbauszügen vor­ liegenden Farbbildern auf ein gängiges, im Rot­ bereich relativ gering lichtempfindliches Nega­ tiv-Farbkopiermaterial mittels einer Kathoden­ strahlröhre, deren mit einem Phosphor belegte Bildfläche mittels eines Objektivs durch drei nacheinander für die Belichtung jeweils eines Farbauszuges in den Strahlengang einführbare Farbfilter hindurch auf das Farbkopiermaterial abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbfilter dichroitische Filter mit hoher Durchlässigkeit im Grün- und Blaubereich und als Phosphor ein gebräuchlicher Phosphor aus der Gruppe der seltenen Erden mit hoher Emis­ sion im Rotbereich und sehr geringer Emission im Blau- und Grünbereich verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Phosphor ein gängiger Rotphosphor der Listenbezeichnung P 22 R oder P 56 ohne Beimengen eines anderen, z. B. weißen Phos­ phors, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Farbkopiermaterial das Material CN4, Typ 7 oder 8, der Agfa-Gevaert AG ver­ wendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Farbsäumen eine unter Berücksichtigung der Bildschärfe, und -größe, der Röhrenkennlinie und der Kopierleistung optimierte Röhrenhellig­ keit E bzw. Bildpunktgröße d_max festgelegt wird und daß die Röhrenhelligkeit E durch Ein­ satz lichtschwächender Mittel gegenüber dem op­ timierten Wert gerade so weit abgesenkt wird, daß die zum Erreichen der Soll-Lichtmenge er­ forderliche Anzahl von Vollbildern n_RGB je­ weils ein ganzzahliger Wert ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei der mit einem Phosphor belegte Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre durch ein Objektiv und wechselweise in den Strahlengang bringbare Farbfilter auf ein Farb­ negativ-Material abbildbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre (8) mit einem roten Phosphor aus der Gruppe der selte­ nen Erden, vorzugsweise mit der Bezeichnung P 22 R belegt ist mit einem oder mehreren Emis­ sionsmaxima im Rotbereich, der jedoch im grünen und blauen Bereich nur geringe, in üblichen Da­ tenblättern nicht dargestellte, wenigstens um den Faktor 30 kleinere Emissionen aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dichroitischen, aus mehreren aufgedampften, dünnen Schichten bestehenden Ko­ pierfilter (6a, 6b, 6c) annähernd überlappungs­ frei aneinanderstoßende Durchlässigkeitsberei­ che entsprechend den Empfindlichkeitsbereichen des Farbkopiermaterials (12) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Helligkeitsän­ derung ohne Änderung der Bildpunktgröße von Farbauszug zu Farbauszug unterschiedlich moto­ risch einstellbare Lichtschwächungsmittel, ins­ besondere eine einstellbare Blende (10) oder Stufengraukeile vorgesehen sind.