DE4110813C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum punkt- und zeilenweisen Kopieren einer Vorlage, die mittels einer Lichtquelle und eines Fotoempfängers punkt- und zeilen­ weise abgetastet wird, wobei die dabei erzeugte Signal­ folge einer elektronischen Bildverarbeitung unterzogen und die dadurch verbesserte Signalfolge mittels eines Schreibstrahles auf ein Kopiermaterial punkt- und zei­ lenweise aufbelichtet wird.

Ein solches Verfahren ist beschrieben in der DE-OS 36 29 793, das generell ein Verfahren zum punkt- und zeilenweisen Kopieren von Farbvorlagen be­ schreibt. Die Vorlagen werden dabei in den drei Farben nacheinander durch eine über ein Luftbild der Vorlage hinweggeführte CCD-Zeile abgetastet. Um bei stark un­ terschiedlich dichten Vorlagen nicht über den Dynamik­ bereich der CCD-Zeile hinauszugeraten, wird zur Steue­ rung der Bildsignalgröße die Beleuchtungsintensität des Fotoempfängers während des Abtastvorgangs so beein­ flußt, daß dieser Dynamikbereich nicht verlassen wird. Als dazu geeignete Mittel sind einstellbare Blenden im Beleuchtungs- oder Abbildungsstrahlengang oder Stufen­ graukeile beschrieben.

Diese Einrichtung ist jedoch noch nicht geeignet, schon während der Aufnahme des Bildgegenstandes aufgetretene Fehlbelichtungen - seien es Über- oder Unterbelich­ tungen - zu korrigieren. Korrekturbedürftig sind auch mit Kunstlicht belichtete Filme, deren Emulsion für Tages­ licht ausgelegt ist.

Bei der konventionellen Fotografie wird zum einen ver­ sucht, Fehlbelichtungen auf dem Film zu vermeiden, in­ dem die bei der Aufnahme herrschenden Lichtverhältnisse möglichst genau bestimmt werden und die Belichtung dem­ entsprechend gesteuert wird. Zum anderen wird versucht, ggf. vorhandene Abweichungen nachträglich beim Kopieren zu kompensieren, indem die Menge des Kopierlichtes so eingestellt wird, daß die bildwichtigen Teile des Mo­ tivs auf einen mittleren Dichtebereich des Papiers ab­ gebildet werden.

Das zuerst genannte Verfahren findet praktisch in jeder Kamera Anwendung, die mit einer voll- oder teilautoma­ tischen Belichtungssteuerung ausgestattet ist. Eine etwas aufwendigere Verfahrensweise zur Belichtungsopti­ mierung ist in dem Artikel "Messen wie die Profis", Foto- Magazin 1/91, Seiten 92 bis 95, beschrieben.

Das zweite genannte Verfahren, Abweichungen nachträg­ lich beim Kopieren zu kompensieren, ist beispielsweise in der Gebrauchsanweisung zu dem "Super automatic Timer" (PDT 022) der Firma Philips AG von 6/80 be­ schrieben.

Die beiden oben genannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß das Fotopapier mit einer systembedingt zu steilen Gradation nur für richtig belichtete Diapositive brauchbar eingestellt ist. Bei fehlbelichteten Dia­ positiven weichen die Farbwiedergabe und die Gradation der Kopie z. T. noch stärker als das Dia von der Licht­ verteilung in der Originalszene ab.

Die Verfahrensweise des punkt- und zeilenweisen Kopie­ rens einer Vorlage mit Korrektur für jeden einzelnen Bildpunkt gibt nun die Möglichkeit, über gewisse Kenn­ linien für den Übergang der Vorlagenhelligkeit zur Bildhelligkeit in der Schreibeinrichtung Helligkeit und Kontrast zu korrigieren. Insbesondere können dabei die hellsten und dunkelsten Stellen der Bildvorlage auf die Lichter und Schatten des Papiers gelegt werden. Bei Einsatz einer bestimmten Kennlinie und Variation der Helligkeit kann wohl ein normal belichtetes Dia wie die Originalszene wiedergegeben werden. Unter- und überbe­ lichtete Dias erhalten dabei zwar die richtige mittlere Helligkeit, nicht aber die richtige Gradation. Insbe­ sondere bei fehlbelichteten Vorlagen können auch soge­ nannte dichteabhängige Farbfehler auftreten, die auf die außerhalb des Mittelbereichs auftretenden unter­ schiedlichen Empfindlichkeiten der Farbschichten zu­ rückgehen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, schon bei der Bildung der Bildsignale für die weitere Verarbeitung den Belichtungsgrad bzw. den Grad einer Fehlbelichtung zu erkennen und zu berücksichtigen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 be­ schriebene Erfindung.

Nach der Erfindung wird zunächst der Grad der Un­ ter- oder Überbelichtung, d. h. der Belichtungsgrad der jeweiligen Kopiervorlage, festgestellt. Dies ist eine ähnliche Aufgabe, wie sie bei sogenannten integralen Belichtungssystemen auftritt und wofür Lösungen bekannt sind, die auch im vorliegenden Fall angewendet werden können. Auf Grund dieser Kenntnis des Belichtungsgrades und evtl. anderer, eine Fehlbelichtung begründenden Tatsachen wie z. B. Kunstlicht bei Tageslichtfilmen, wird nun die Belichtung der fotoelektrischen Abtastein­ richtung, insbesondere einer charge coupled device (CCD) so gesteuert, daß eine Über- oder Unterbelichtung des bildwichtigen Bereiches kompensiert wird. Zusätz­ lich wird dann für eine Veränderung der Bildsignale eine Kennlinie verwendet, die praktisch unter Berück­ sichtigung der Eigenschaften des Aufnahmematerials den bei der Fehlbelichtung erzeugten Bildfehler - insbeson­ dere bezüglich der Gradation - erkennt und durch die entsprechende Kennlinie kompensiert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschrei­ bung von Ausführungsbeispielen, die anhand von Figuren eingehend erläutert sind. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Ablauf des Korrekturverfahrens während des Scannens mit einer durch eine Bedienungsperson gesteuerten Einrichtung zum Ermitteln des Belichtungsgrades,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Erfindung mit aktivierbaren, lichtschwächenden Mitteln zur Steuerung der Beleuchtungsintensität der CCD und automatischer Einrichtung zur Ermittlung des Belichtungsgrades,

Fig. 3 eine Schar von normierten Schwärzungskurven von der Aufnahme ein und desselben Gegenstandes mit unterschiedlichem Belichtungsgrad und

Fig. 4 aus der Kurvenschar gemäß Fig. 3 abgeleitet eine Schar von Kennlinien zur Kompensation der dabei erzeugten Belichtungsfehler.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Lichtquelle bezeichnet, deren Licht durch einen Reflektor 2 und eine Kondensorlinse 3 zur gleichmäßigen Ausleuchtung einer Kopiervorlage, insbesondere eines Diapositivs 4, dient. Dieses wird durch ein Objektiv 5 scharf auf eine fotoelektrische Abtastvorrichtung, insbesondere eine CCD-Zeile 15, ab­ gebildet, die im Zuge eines Abtastvorganges senkrecht zur Zeilenrichtung parallel zur Abbildungsebene über das Luftbild der Vorlage 4 verfahren wird. Der Einfach­ heit halber sind Farbfilter fortgelassen, die bei auf­ einanderfolgender Abtastung in den verschiedenen Farben jeweils für einen Abtastvorgang in den Strahlengang ge­ bracht werden.

Zwischen Objektiv 5 und CCD-Zeile 15 ist ein teildurch­ lässiger Spiegel angeordnet, der das Bild der Vorlage um 90° zu drei Integralsensoren 7, 8 und 9 ablenkt, die in je einer der drei Farben sensibilisiert sind. Diese Sensoren sind an eine Integralmittelwert-Meßeinrich­ tung 10 angeschlossen, die ein Signal entweder über den Grauwert, einen Mischwert der drei Farbwerte oder über die drei Farbwerte an eine Einrichtung 13 zur Ermitt­ lung des Belichtungsgrades weiterleitet. Alternativ bzw. zusätzlich zu der integralen Meßmethode kann der Scanaufbau selbst zum Erzeugen eines gerasterten Bildes für eine komplexe ADK eingesetzt werden. An deren zwei­ ten Eingang ist eine Eingabestation 12 mit Tasten 12a bis 12f angeschlossen, die eine Bedienungsperson 11 je nach ihren Feststellungen über die Natur der Kopiervor­ lage gibt. Zum Beispiel kann die Taste 12a für die Mar­ kierung richtig belichteter Vorlagen betätigt werden, die Taste 12b für einen hellen bildwichtigen Gegen­ stand, die Taste 12c für einen dunklen bildwichtigen Gegenstand, die Taste 12d für Kunstlichtaufnahme usw.

An zwei Ausgängen der Einrichtung zur Ermittlung des Belichtungsgrades 13 sind angeschlossen eine Steuer­ stufe 14 für die CCD 15 und ein Kennlinienspeicher 16, dem die Ausgangssignale der CCD zugeleitet werden. Die Steuerstufe 14 bestimmt dabei je nach Belichtungsgrad bzw. Helligkeit der Vorlage die Integrationszeit, die für jede einzelne Bildpunktzeile zur Verfügung steht, so daß die Helligkeitswerte der Vorlage noch im linea­ ren Bereich der CCD abgetastet und somit richtig wie­ dergegeben werden.

In dem Kennlinienspeicher 16, der als LUT ausgebildet ist, sind nun für jede Art der Fehlbelichtung der Vor­ lagen Korrekturkennlinien niedergelegt, die anhand der Fig. 3 und 4 erläutert werden. Die mit jeweils einer dieser Kennlinien korrigierten Bildsignale der drei Farbauszüge werden dann an einen Bildspeicher 17 wei­ tergegeben, der mit einer Bildverarbeitungseinrichtung etwa nach der Fig. 1 der DE-OS 36 29 793 verbunden ist.

In Fig. 3 sind in einem Diagramm auf der Abszisse die Grauwerte einer Originalszene aufgezeichnet, während auf der Ordinate die für die Dichte der zugehörigen Aufnahmen durch die CCD ermittelten Bildsignale E_CCD aufgetragen sind. Die Kurvenschar 23, 24, 25 und 26 ist dabei von unterschiedlich belichteten Diapositiven der­ selben Originalszene einer Grautreppe ausgemessen, wo­ bei die Belichtung am CCD auf gleiches Signal für die Weißfläche der Grautreppe eingestellt ist. Die Diadich­ ten des Weißfeldes entsprechen dabei dem Grad der Fehl­ belichtung nach Werten von 0,2 D bis 0,6 D, wobei 0,3 D die richtige Belichtung in der Kurve 25 darstellt.

Wird nun gemäß Fig. 4 diese Kurvenschar um die durch den Schnittpunkt der Weißflächen gehende Achse gespie­ gelt, so ergeben sich in etwa mit den Kurven 27 bis 30 die Kennlinien für die Korrektur der abgetasteten Dich­ tewerte. Der Hinweis auf die Spiegelung der Kennlinien ist zum klareren Verständnis der Kennlinienermittlung gedacht; in der Praxis gibt es noch einige andere Be­ wertungskriterien, die zu Abweichungen von der exakten Spiegelung führen. Zur Berücksichtigung unterschied­ licher Belichtungsverhältnisse verschiedenfarbiger Sze­ nenbeleuchtung, z. B. Kunstlicht oder Tageslicht, oder bei stark voneinander abweichenden Farbwerten bei ver­ schiedenen Filmen sind für die jeweiligen Beleuchtungs­ farbstiche bzw. Filmtypen eigene Kennlinienscharen in Anlehnung an Fig. 4 vorgesehen, die durch Betätigen einer der Tasten 12a-12f gemäß Fig. 1 aktiviert wer­ den. Bei einer automatisch lesbaren Filmtypcodierung am Filmrand kann auch das Leseergebnis unmittelbar in die Steuerung einfließen.

So hat die gemäß Fig. 3 zugrundegelegte Belichtungs­ steuerung auf einen festen Weißpegel für das Weißfeld den Vorteil, daß die Kurven in den Lichtern nicht an­ stoßen. Bei einer geringen Scannerdynamik wird dabei in dunklen Motiven aber kein genügend großer Störabstand erzielt. Es ist daher wegen der größeren Variationsmög­ lichkeit bei der CCD-Belichtung eine Orientierung am Mittelwert der Helligkeit vorzuziehen. Der größeren Auflösung in hohen Dichten steht dann allerdings das Anstoßen des Bildsignals entgegen. Die Kennlinien­ ermittlung erfolgt in gleicher Weise wie in Fig. 4 durch Spiegelung an einer geeigneten Achse.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, siebzehn verschie­ dene Belichtungsstufen zu verwenden, acht für überbe­ lichtung, eine für die richtige Belichtung und acht für Unterbelichtung.

Es hat sich als wichtig erwiesen, den festen Kennli­ niensätzen auch feste Belichtungen bzw. Empfindlichkei­ ten der CCD-Zeile zuzuordnen, da sich nur dann eine eindeutige Verbesserung der Bildergebnisse auswirkt.

Eine Abwandlung der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Funktionell gleiche Elemente haben dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und sind nicht nochmals erläutert. Abweichend von Fig. 1 wird durch den teildurchlässigen Spiegel das Bild der Vorlage 4 auf eine Flächen-CCD 18 abgebildet, der an eine Vor­ richtung 19 zur Vorlagenanalyse angeschlossen ist. Die­ se führt vollautomatisch eine Bewertung der einzelnen Vorlagenbereiche entsprechend ihrer Lage innerhalb der Vorlage durch und integriert die Werte zu einem korri­ gierten Zieldichtewert für die Vorlage auf. Derartige Einrichtungen sind z. B. in der US-PS 37 90 275 be­ schrieben. Eine visuelle Beobachtung wie in Fig. 1 kann deshalb entfallen, kann aber auch noch in Kombination eingesetzt werden.

Die Ermittlung des Belichtungsgrades erfolgt wiederum in der Stufe 13, die einerseits die Auswahl der zutref­ fenden Korrekturkennlinie in der Stufe 16 steuert, zum anderen über die Beleuchtungssteuerung 20 und einen Filterantrieb 21 das Einschwenken eines von mehreren Graufiltern 22, das entsprechend der Durchlässigkeit der Vorlagen eine größere oder kleinere Lichtschwächung vor dem Auftreffen des Lichtes auf die CCD 15 bewirkt bzw. die Integrationszeit des VVD′s variiert. Im übri­ gen werden jedoch die Bildsignale der CCD-Zeile 15 in gleicher Weise durch die Kennlinien in der LUT 16 be­ einflußt.

An Stelle des Flächen-CCD′s 18 kann der Scanvorgang des Scanners selbst für die Ermittlung der Vorlageninforma­ tion verwendet werden. Wegen der hohen Punktezahl ist dann aber eine geeignete Datenreduktion notwendig.

Claims (10)

1. Verfahren zum punkt- und zeilenweisen Kopieren einer Vorlage, die mittels einer Lichtquelle und eines Fotoempfängers punkt- und zeilenweise abgetastet wird, wobei die dabei erzeugte Si­ gnalfolge einer elektronischen Bildverarbeitung unterzogen und die dadurch verbesserte Signal­ folge mittels eines Schreibstrahles auf ein Kopier­ material punkt- und zeilenweise aufbelich­ tet wird, wobei vor dem Abtastvorgang die Vor­ lage auf die Dichte der bildwichtigen Bereiche ausgemessen wird, so daß entsprechend dem aus der Dichte der bildwichtigen Bereiche abgelei­ teten Belichtungsgrad der Vorlage die Beleuch­ tungsintensität oder Integrationsdauer für den als CCD ausgebildeten Fotoempfänger so bestimmt wird, daß zumindest der bildwichtige Teil der Vorlage im linearen Abtastbereich der CCD abge­ tastet wird und daß die so erzeugten Bildsignale nach einer entsprechend dem Belichtungsgrad, der Aufnahmelichtfarbe und/oder dem Filmtyp der Vorlage festgelegten Kennlinie korrigiert wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Ermittlung des Belichtungsgrades die Integraldichte der Vorlage gemessen wird und daß als Ergebnis einer visuellen Bewertung der Vorlage der bildwichtige Bereich als hell oder dunkel eingestuft und die gemessene Inte­ graldichte entsprechend dieser Einstufung kor­ rigiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Belichtungsgrad der Vorlage in an sich bekannter Weise automatisch durch Scannen und Wichten der Vorlagenbereiche mit vorgegebe­ nen Wichtungsfaktoren entsprechend ihrer Lage in der Vorlage vor dem Aufsummieren ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Scannen der an sich vorhandene Bildscanner verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrfarbi­ gen Vorlagen und Zerlegen der Bildsignale in den drei Grundfarben die entsprechend dem Be­ lichtungsgrad der Vorlage ausgewählten Kenn­ linien für jede Farbe getrennt zur Kompensation des dichteabhängigen Farbfehlers des Aufnahme­ materials vorgegeben werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Empfindlichkeit der CCD an die jeweilige Vorlage im Abbildungsstrahlengang der Vorlage lichtschwächende Mittel wie verstellbare Blen­ den oder einschwenkbare Graufilter verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Empfindlichkeit der CCD an die jeweilige Vor­ lage die Integrationszeit der CCD elektronisch variiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kennlinien für zu kopierende Dia­ positive in erster Näherung ermittelt werden als eine Dichtekurvenschar von Diapositiven einer Grautreppe, die mit unterschiedlicher Be­ lichtung aufgenommen wurde, und bei der die CCD-Abtastung für eine bestimmte Graustufe auf gleiches Signal eingestellt und schließlich die Kennlinien invertiert werden.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die verschie­ denen Kennlinien in einer look-up-table (LUT) abgelegt und je nach Vorlagenart aktiviert wer­ den.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß Kennlinienscharen jeweils für eine be­ stimmte Aufnahmebeleuchtung und/oder abweichende Filmtypen erstellt und entsprechend ausge­ wählt werden.