DE4128561C2 - Verfahren zur Herstellung fotografischer Bilder durch punktweises Aufbelichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-PS 34 42 955 bekannt. Dort ist beschrieben, daß zur Herstellung eines fotografischen Bildes durch punktwei­ ses Belichten des lichtempfindlichen Materials ein von einer Kathodenstrahlröhre erzeugter Lichtstrahl verwen­ det wird. Die Leuchtschicht der Kathodenstrahlröhre wird dabei punktweise durch einen steuerbaren Elektro­ nenstrahl zum Leuchten angeregt. Zum Herstellen eines Farbbildes auf dem Trägermaterial wird auf der Katho­ denstrahlröhre mehrmals zeitlich hintereinander ein Bild dargestellt und zwischen Kathodenstrahlröhre und Trägermaterial werden jeweils Farbfilter der drei Grundfarben eingeschwenkt. Ein Farbbild wird dabei aus mehreren Teilbelichtungen des Trägermaterials erzeugt. Zur Erzeugung einer für die Schwärzung des fotografi­ schen Trägermaterials notwendigen, hohen Belichtungs­ menge ist bei diesem Verfahren vorgesehen, die Belichtungszeit durch die Anzahl der pro Farbauszug geschriebenen Vollbilder zu variieren. Dieses Verfahren hat daher den Nachteil, daß es bei einer punktweisen Bildaufzeichnung sehr zeitraubend ist. Um ein Bild punktweise mit einer ausreichenden Auflösung zu belich­ ten, sind nämlich in der Größenordnung 2 × 10⁶ Bild­ punkte notwendig.

In einem kommerziell anwendbaren Verfahren mit üblicher Printgeschwindigkeit stehen für den punktweisen Bild­ aufbau pro Gesamtbild ca. 160 × 10^-3 s, pro Bildpunkt demnach nur 80 × 10^-9 s Anregungszeit zur Verfügung.

Das Leuchten der Kathodenstrahlröhre bewirkt bei dem oben genannten Verfahren eine Schwärzung des Bildträ­ germaterials. Das Produkt aus Intensität und Einwirk­ dauer des Lichtstrahls ist ein Maß für den Schwärzungs­ grad des fotoempfindlichen Trägermaterials. Dies gilt nur für die Belichtungszeiten zwischen etwa 10^-3 s und 10 s. Bei kürzeren Belichtungszeiten treten jedoch Kurzzeitreziprozitätsfehler in der Schwärzung auf (sog. Schwarzschild-Effekt).

Die üblicherweise beim Stand der Technik eingesetzten Kathodenstrahlröhren verfügen über eine Abklingzeit auf 10% der Anfangsintensität (auch Nachleuchtzeit ge­ nannt) von 80 × 10^-6 s.

Die eigentliche Belichtungszeit für einen einzelnen Bildpunkt beträgt demnach bei Verwendung der oben ge­ nannten Kathodenstrahlröhren etwa 80 × 10^-6 s, wobei die Anregungszeit vernachlässigbar kurz ist.

Bei so kurzen Belichtungszeiten treten die o. g. Rezi­ prozitätsfehler in der Schwärzung störend in Erschei­ nung: Mit geringerer Belichtungszeit nimmt die Empfind­ lichkeit ab. Zur Erzielung einer ausreichenden Schwär­ zung muß die Intensität überproportional erhöht werden. Die Belichtungszeit pro Bildpunkt kann nicht beliebig verringert werden, denn die Intensität läßt sich nicht beliebig erhöhen, weil die Leuchtkraft der Kathoden­ strahlröhre wiederum begrenzt ist.

Durch die größere Helligkeit verbreitert sich zudem der Lichtpunkt auf der Kathodenstrahlröhre, wodurch die Auflösung zurückgeht.

Aufgrund der kurzen Nachleuchtdauer und der begrenzten Leuchtkraft der Kathodenstrahlröhre muß bei bekannten Verfahren der den Lichtstrahl erzeugende Elektronen­ strahl wesentlich länger, im genannten Beispiel länger als 80 × 10^-6 s auf dem Bildpunkt verweilen, um so eine Belichtungszeit pro Bildpunkt zu erreichen, bei welcher keine Reziprozitätsfehler oder solche nur in geringerem Maße auftreten.

Die Verweildauer des Elektronenstrahls auf dem einzel­ nen Bildpunkt ist maßgeblich für die Dauer des Bildauf­ baus und damit für die Printgeschwindigkeit. Sie er­ rechnet sich aus der Bildpunkteanzahl × Verweildauer. Legt man eine Verweildauer von 2 × 10^-3 s zugrunde, würde das eine Bildaufbaudauer von 4 × 10³ s bedeu­ ten. Diese Dauer für den Bildaufbau ist zu lang, um Produktionsgeschwindigkeiten, wie sie im Fotofinishing nötig und üblich sind (1000 Bilder/h und mehr) zu er­ reichen.

Aus der US-PS 4,424,467 ist eine Kathodenstrahlröhre bekannt, die eine aus einem Gemisch zweier Phosphore aufgebaute Leuchtschicht enthält. Der eine der beiden Phosphore hat eine sehr kurze Abklingzeit, der andere Phosphor hat eine um Größenordnungen längere Abkling­ zeit. Der Phosphor mit kurzer Abklingzeit bewirkt dort, daß dargestellte Bilder sehr brillant wirken, d. h. daß kurzzeitig eine hohe Bildhelligkeit erreicht wird, während der langsam abklingende Phosphor die Wirkung hat, daß das Bildflackern bei einer hohen Bildwieder­ holfrequenz verringert wird. An die bei der Aufzeich­ nung von Bildern auf fotografisches Material herrschen­ den Bedingungen, unter denen das fotografische Material einen Reziprozitätsfehler bei kurzzeitiger Belichtung hat, ist die in der US-PS 4,424,467 beschriebene Röhre jedoch nicht angepaßt.

Aus den US-PS 4,405,880 und 4,926,139 sind verschiedene Phosphore bekannt, die zur Darstellung von Bildern ge­ eignet sind. Bei keiner der dort beschriebenen Röhren sind jedoch Maßnahmen getroffen, die bei Belichtung von fotografischem Material eine hohe Bildqualität gewährleisten.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbes­ sern, daß einerseits kaum Reziprozitätsfehler des lichtempfindlichen Materials auftreten, daß anderer­ seits die Verweildauer des den Lichtstrahl erzeugenden Elektronenstrahls auf einem Punkt der Kathodenstrahl­ röhre und somit die Dauer des Bildaufbaus möglichst kurz gehalten werden kann und daß möglichst keine Farbfehler in den Farbbildern auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrich­ tungsanspruchs 5. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zu eigen, daß der den Phosphor anregende Elektronenstrahl nur kurz an einem Bildpunkt verweilen muß und bereits die folgenden Bildpunkte anregen kann, währenddessen der angeregte Phosphor noch erheblich länger nachleuchtet.

Anhand der Anfangsintensität und des Intensitätsver­ laufs während der Abklingzeit läßt sich durch Integra­ tion über die Zeit die Gesamtmenge der von einem Bild­ punkt des Röhrenschirms abgegebenen Lichtmenge er­ rechnen.

Über die Stärke der Anregung läßt sich die abgegebene Lichtmenge dosieren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das Nachleuchtverhalten von zwei ver­ schiedenen Phosphoren,

Fig. 2 zeigt den Schwärzungsverlauf abhängig von der Belichtungszeit bei konstantem I × t.

Im Diagramm 1 ist der zeitliche Verlauf der Leucht­ intensität I über die Zeit t bei zwei verschieden­ artigen Phosphoren dargestellt. Die den Abklingverlauf des nur kurzzeitig nachleuchtenden Phosphors darstel­ lende Kurve ist mit 1 beziffert, die entsprechende Kur­ ve eines Phosphors mit längerer Nachleuchtdauer ist mit 2 bezeichnet. Die Intensität I (Y-Achse) ist ein Maß für die Photonenanzahl pro Zeiteinheit, welche von Phosphor nach der Anregung durch den Elektronenstrahl ausgesandt werden.

Nach der Anregung befindet sich eine gewisse Anzahl von Elektronen in einem metastabilen Niveau, welches ener­ getisch zwischen Valenz- und Leitungsband liegt. Die Anzahl der in den metastabilen Zustand versetzten Elek­ tronen ist abhängig von der Stromdichte und der Be­ schleunigungsspannung des Elektronenstrahls. Durch Er­ höhung der Stromdichte steigt die Wahrscheinlichkeit, daß ein im Bereich des Elektronenstrahls vorhandenes Elektron im Leuchtstoffkristall angeregt wird. Durch Steigerung der Beschleunigungsspannung erfolgt ein tie­ feres Eindringen des Elektronenstrahls in den Leucht­ stoffkristall. Während also bei Erhöhung der Strom­ dichte die Zahl der pro cm² angeregten Elektronen an­ steigt, nimmt bei Spannungssteigerung das an der Licht­ emission beteiligte Volumen des Leuchtstoffkristalls zu.

Je nach verwendetem Leuchtstoff findet die Rückkehr der Elektronen aus dem metastabilen in einen stabilen Zu­ stand mehr oder weniger schnell statt. Die Anzahl der ausgestrahlten Photonen ist dabei bei den verschiedenen Leuchtstoff-Typen im wesentlich gleich, nur die zeit­ liche Verteilung der Ausstrahlung unterscheidet sich. So ergibt sich bei einem Phosphor mit kurzer Nach­ leuchtdauer eine relativ hohe Anfangsintensität, die schnell nachläßt, während bei einem lange nachleuchten­ den Phosphor eine geringere Anfangsintensität zu be­ obachten ist, die Lichtaussendung jedoch über einen längeren Zeitraum andauert.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Schwärzung fotografischer Materialien für konstante I × t-Werte in Abhängigkeit der Belichtungszeit t.

Aus dem Kurvenverlauf ist die Abhängigkeit der Schwär­ zung des Fotomaterials von der Belichtungszeit zu er­ kennen. Bei kurzen Belichtungszeiten folgt die Schwär­ zung nicht mehr dem Proportionalitätsgesetz I × t, es ist daher eine überproportionale Erhöhung der Intensi­ tät notwendig.

Durch den gezielten Einsatz von unterschiedlichen Phosphormaterialien kann man nun den zeitlichen Verlauf der abgegebenen Lichtmenge vorbestimmen. So kann ein Phosphormaterial verwendet werden, welches auch bei einer sehr kurzen Anregungszeit durch den Elektronen­ strahl das Licht über einen gedehnten Ausstrahlungs­ zeitraum - auch Abklingzeit genannt - abgibt. Die An­ regungszeit kann dabei nahezu beliebig kurz sein, der Ausstrahlungszeitraum muß jedoch so lange andauern, daß die Empfindlichkeit des fotografischen Materials auf­ grund der o. g. Effekte nicht störend verringert ist.

Die Gesamtbelichtung eines Farbbildes besteht aus drei Teilbelichtungen in den Grundfarben Rot, Grün, Blau. In der Regel erfolgen die Teilbelichtungen durch den se­ quentiellen Einsatz von Filtern, die nur das Licht einer jeweiligen Grundfarbe passieren lassen. Nach der Belichtung in der einen Grundfarbe werden also die Fil­ ter gewechselt.

Bei jeder Belichtung wird die Kathodenstrahlröhre in an sich bekannter Weise punkt- und zeilenweise beschrie­ ben. Nach dem Anregen des letzten Punktes der letzten Zeile muß die Abklingzeit dieses Punktes abgewartet werden, bevor der Filterwechsel stattfinden kann.

Die Abklingzeit muß so bemessen sein, daß das Nach­ leuchten der vorangegangenen Teilbelichtung die nach­ folgende Teilbelichtung in der nächsten Farbe nicht mehr beeinflußt.

In der praktischen Erprobung hat sich gezeigt, daß ein Nachleuchten, welches noch ca. 5% der Anfangsintensi­ tät aufweist, keinen störenden Einfluß auf die folgende Teilbelichtung hat. Eine Nachleuchtdauer von ca. 3 × 10^-3 s (auf 10% der Anfangsintensität) hat sich in der Praxis bewährt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung fotografischer Bilder durch punktweises Belichten von lichtempfindli­ chem, fotografischem Trägermaterial mittels eines in Lage und Intensität steuerbaren Licht­ strahls, der von einer Kathodenstrahlröhre er­ zeugt wird, wobei die Leuchtschicht der Katho­ denstrahlröhre punkt- und zeilenweise angeregt und von einem Objektiv auf das Trägermaterial scharf abgebildet wird und wobei zur Gesamtbe­ lichtung eines Farbbildes auf das Trägermate­ rial zeitlich nacheinander mehrere Teilbelich­ tungen in den Grundfarben Rot, Grün und Blau erfolgen und für jede Teilbelichtung ein Bild auf der Kathodenstrahlröhre dargestellt wird und dabei jeweils ein Farbfilter zwischen Kathodenstrahlröhre und Trägermaterial einge­ schwenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird, deren Leuchtschicht eine gegenüber der Anregungszeit derart größere Abklingzeit hat, daß der bei sehr kurzer Belichtungszeit auftretende Rezi­ prozitätsfehler des Trägermaterials die Schwär­ zung des Trägermaterials nicht störend in Er­ scheinung tritt und daß das Einschwenken eines Filters für eine Teilbelichtung erst eingelei­ tet wird, nachdem das zur vorhergehenden Teil­ belichtung gehörende Bild auf der Kathoden­ strahlröhre abgeklungen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei aufeinanderfolgenden Teilbelich­ tungen des Trägermaterials mit den Grundfarben Rot, Grün, Blau mit jeweils einem Wechsel von Farbfiltern zwischen den Belichtungen die Nach­ leuchtdauer so bemessen ist, daß das Nachleuch­ ten der vorangegangenen Teilbelichtung die nachfolgende Teilbelichtung nicht mehr be­ einflußt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nachleuchtdauer so bemes­ sen ist, daß zu Beginn der nachfolgenden Teil­ belichtung die Intensität des Nachleuchtens der vorangegangenen Teilbelichtung auf weniger als 5% der Anfangsintensität zurückgegangen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeit bis zum Rückgang des Nachleuchtens des Phosphors auf 10% der An­ fangsintensität etwa 3 ms beträgt.