DE618938C - Verfahren zum Ausgleich von Farbverfaelschungen beim optischen Kopieren von Linsenrasterfilmen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 18. SEPTEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 57a GRUPPE 8os

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

von Linsenrasterfilmen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Dezember 1932 ab

Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zum Ausgleich von Farbverfälschungen beim optischen Kopieren von Linsenrasterfilmen auf gleichartige, im Umkehrverfahren zu Positiven zu entwickelnde Filme, bei dem die Grenzen der den Farbfilterzpnen entsprechenden! Zonenbilder zur Verringerung der Diffusion zwischen den einzelnen Zonen unbelichtet bleiben.

Die Erfindung richtet sich auf eine Weiterbildung dieses bekanntem Verfahrens und besteht darin, daß die Abblendungen derart unsymmetrisch zu den Zonengrenzen vorgenommen werden, daß durch die dadurch be- dingte Verschiebung der Stellen größter Transparenz der seitlichen Zonenfbilder von . dem mittleren Zonenbild restliche, gegebenenfalls erst durch die Projektionsoptik verursachte Farbverfälschungen gleichmäßig auf sämtliche Filterfarben verteilt werden. Die Ausgleichmöglichkeit solcher Verschwemmungen bei der Aufnahme und bei der Projektion ist nur eine beschränkte, da man im Interesse der Lichtersparnis die Aufnahme- und Projektionsobjektive nicht zu stark abblenden darf. Durch das neue Kopierverfahren können dagegen die bei der Aufnahme und Proj ektion bedingten Verschwemmungen weitgehenidst kompensiert. werden, womit kaum ein Nachteil verbunden ist, dia man bei der Kopie genügend Licht zur Verfügung hat oder zu geringe Lichtstärke durch genügend langsames Kopieren ausgleichen kann.

Die Grundlagen der Erfindung seien an Hand der Figuren näher erläutert.

In Fig. ι ist ein Schnitt durch einen Linsenrasterfilm gezeichnet. Hinter den Linsen 1,1', 1" usw. befinden sich je die drei den Zonen des Farbfilters entsprechenden Zonen 2, 3 und 4 bzw, 2', 3' und 4' usw. Aus einem weiter unten näher zu erläuternden Grund ist es vorteilhaft, die Zonen 2, 3 und 4 von nahezu gleicher Breite zu wählen, so daß die Breite einer Zone etwa ein Drittel der Breite der Rasterlinsen ist. Die folgenden Überlegungen setzen daher immer voraus, daß die Zonen gleich breit sind; sie gelten jedoch sinngemäß auch in dem Falle, wo die Zonen verschiedene Breite besitzen.

Nimmt man nun an, daß auf dem Film eine Aufnahme hergestellt wind, so erhält man in der photographischen Schicht Schwärzungen. - Handelt es sich dabei um die Aufnahme eines einfarbigen Gegenstandes, der sein Licht nur durch eine Filterzone sendet, so wäre es erwünscht, eine Schwärzung zu

*) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden·:

Dr,-Ing. Edgar Gretener in Berlin-Siemensstadt.

erhalten, deren Intensität durch die rechteckförmigen, über den Zonen 2 gezeichneten Kurven dargestellt ist. Infolge der Diffusionswirkungen in der photographischen Schicht erhält man jedoch Verschwemmungen, so daß ,auch die Zonen 3 und 4 teilweise geschwärzt werden. Der tatsächliche Schwärzungsverliauf ist durch die etwa sinusförmige Kurve wiedergegeben·, die ihre Maxima in den Mitten der Zonen 2 besitzt.

Eine Verbesserung erhält man dadurch, daß man in bekannter Weise im Aufnahmeobjektiv eine Maske anbringt, die die Trennkanten zwischen den Filterzonen abblendet. An Stelle der idealen eckigen Scbwärzungskurve gemäß· Fig. 2 erhält man dan» Schwärzungen, deren Intensität durch die gekrümmte Kurve in Fig. 2 dargestellt wird. Die Maxima ' dieser Kurve sind wesentlich· schärfer ausgeprägt als in der enstprechenden Kurve der Fig. i. Ihre absolute Größe ist jedoch ebenfalls herabgemindert, woraus man ersieht, daß man die Abblendung bei der Aufnahme nicht zu weit treiben darf.

Entsprechend liegen die Verhältnisse bei der Projektion. Auch hierbei treten infolge von -Verschwemmungen in der photographischen Schicht Farbverfälschungen auf. Auch diese können wenigstens teilweise durch Masken beseitigt werfen, wodurch man jedoch ebenfalls wieder einen Lichtverlust hervorruft.

Die Wirkung der Verschwemmungen äußert sich nun in einer Verweißlichung sämtlicher Farben. Deckt man beispielsweise bei der Projektion eines mit abgedeckter Grün- und Blauzone belichteten Films die rote Zone ab, so sollte man durch die grüne und blaue Zone kein Licht auf die Projektionswand werfen können. Dadurch, daß infolge der Verschwemmungen auch durch diese Zonen Licht hindurchtritt, verliert die rote Farbe ihre Sättigung und wird verweißlicht.

Der Punkt r₂ des in der Fig. 6 dargestellten Farbdreiecks GRB, der das bei Projektion durch einen belichteten Film wirksam werdende Rot repräsentiert, ist gegenüber dem Rotpunkt r des bloßen Filters nach Weiß W hin verschoben.

In dem Dreieck ist mit S die Kurve der durch die Purpurtöne ergänzten Spektralfarben bezeichnet. Innerhalb dieser Kurve liegt ein durch die strichpunktierte Kurve P begrenzter Bereich, der als Pigmentinsel bezeicbjnet sei und Üer in seinem Innern dieijendgen Farben enthält, die in der Natur wirklich vorhanden· sind und die man daher bestrebt ist, möglichst naturgetreu wiederzugeben. Das Dreieck g, r, b, dess'en Eckpunkte die Farben repräsentieren, die man erhält, wenn jeweils nur eine Filterzone unter Abdeckung der übrigen durchleuchtet und' auf die Leinewiand projiziert wird, liegt so, daß es die Pigmentinsel möglichst in seinem Innern enthält.

Die gemäß der Erfindung zu vermeidende besonders schädliche Wirkung der Verschwemmungen beruht nun darauf, daß diese sich ungleichmäßig auf die verschiedenen Farben g, r und b verteilen. Man beobachtet, daß in der Regel die Verschwemmungen aus der einen am Rande des Filters angeordneten Zone in die andere Randzone wesentlich geringer sind als aus einer Randzone in die Mittelzone oder aus der Mittelzone in die -Randzonie. Dies¹ hat aber zur Folge, daß gewisse Farben nahezu überhaupt nicht erkennbar wiedergegeben werden, während andere Farben, die nicht von so großer Bedeutung sind, noch mit guter Sättigung bei der · Wiedergabe erscheinen. Nimmt man beispielsweise an·, daß die mittlere Zone rot und die Seitenzoneii grün und blau gefärbt sind, so ist die Folge, daß in die Mittelzone sowohl grün als auch blau stark diffundieren, während die Diffusion von Grün nach Blau und umgekehrt nur sehr gering ist, und daß der tatsächlich wirksam werdende Rotpunkt r₂ des Wiedergabedreiecks wesentlich dichter an go den Weißpunkt W herangezogen wird, als dies für die Punkte^ und b_z, die die Lage des wirksam werdenden Blau und Grün im Farbdreieck repräsentieren, der Fall ist. Dies kann unter Umständen sogar so weit gehen, daß der Weißpunkt; W, in der Nähe des Randes des Dreiecks g₂, r₂, b₂ liegt. Es ist dann nicht einmal mehr möglich, reinweiße Töne auf der Leinwand zu erhalten. Man erkennt außerdem aus der Figur, deutlich, daß zwar die in der Nähe von Grün und Blau und zwischen diesen beiden Punkten liegenden Farben sich noch ganz im Innern des Dreiecks g₂, r₂, b₂ befinden, daß dafür aber große Teile der Pigmentinsel, die sich nahe bei Rot befinden, außerhalb liegen. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Mittel anzugeben, durch die bewirkt wird, daß das Wiedergabe- t? dreieck g, r, b infolge der Verschwemmungen möglichst symmetrisch verändert wird, so daß es z. B. in das effektive Wiedergabedreieck g_t, r_lt b_v bei dem* die Eckpunkte sich um proportionale Stücke in Richtung auf den Weißpunkt verschoben haben, übergeht.

Diese Unsymmetrie des effektiven Wiedergabedreiecks muß unbedingt vermieden werden. Eine hierfür notwendige Voraussetzung ist, daß die Zonen gleiche Breite besitzen. Außerdem rühren die Unsymmetrien von Abschattungswirkungen an den Rasterlinsen und von dem Umstand her, daß runde Filteröffnungen benutz werden, so daß die mittlere

Zone an die Randzonen längs längerer Strecken zu grenzen pflegt, während die Seitenzonen nach außen bogenförmig begrenzt sind, so daß diese Zonen sich bei periodisch zu denkender Wiederholung der Filter nur in einem Punkt berühren. Beide Ursachen für das Auftreten der Unsymmetrien seien an Hand der Fig. 3 und 4 beschrieben.

Es ist dabei in Fig. 3 angenommen, daß 'das gezeichnete Stück des Linsenrasterfilms von der Schichtseite her belichtet wird und daß sich auf der geriffelten Seite das mit dem Farbfilter versehene Projektionsobjektiv befindet. Die öffnungswinkel α der auf alle Punkte der photographischen Schicht treffenden Lichtkegel können als gleich angesehen werden. Es ist dies der Winkel, unter dem vom Film aus die Austrittspupille der Beleuchtungseinrichtung gesehen wird. Der durch die Mitte der Zone 3 gehende Lichtkegel trifft ganz auf die davor befindliche Rasterlinse 1 und wird so gebrochen, daß er die Mitte dies Farbfilters durchsetzt. Von dem in der Figur gezeichneten, die Zone 2 durchsetzenden Lichtkegel trifft dagegen nur ein Teil auf die Rasterlinse 1, während ein anderer, nicht zu vernachlässigender Teil auf die daneben befindliche Rasterlinse 1' auftrifft. Dieser letzte Teil wird so gebrochen, daß er nicht in das Objektiv gelangt, so daß nur der durch die Rasterlinse 1 gehende Anteil auf die der Zone 2 entsprechende Zone des Farbfilters hingelenkt wird. Die Intensität des bei der Projektion wirksam werdenden Lichtes nimmt also nach dem Rande der Rasterlinsen zu mehr und mehr ab. Mit anderen Worten: Blickt man vom Farbfilter aus auf den Film, so sieht man den Film verschieden hell, je nachdem, ob sich das Auge des Beschauers an der Stelle der mittleren oder an der Stelle einer seitlichen Filterzone befindet. Wandert das Auge von der Mitte nach dem Rande der Objektivöffnung, so nimmt die Helligkeit, mit der der

⁴S Film gesehen wird, allmählich ab. Daher treten also die intensivsten Diffusionswirkungen zwischen der mittleren und den Randzonen, nicht aber zwischen den beiden Randzonen selbst auf. Im vorstehenden ist angenommen, daß die Lichtkegel, die beim Auftreffen auf den Film den öffnungswinkel α besitzen, auch diesen öffnungswinkel nach dem Durchsetzen der photographischen Schicht beibehalten. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn die photographische Schicht eine gewisse Dichte besitzt, da dann das Licht diffus zerstreut wird. Für die hellen Bildteile, an denen die Dichte des Silbers in der photographischen Schicht Null ist, bleiben aber die vorstehenden Überlegungen richtig. Mit gewissen Einschränkungen gelten " sie auch für solche Bildteile, bei denen die Dichte der photographischen Schicht nicht zu hoch, ist.

Hinzu kommt die ebenso' wichtige, an Hand der Fig. 4 zu beschreibende Wirkung. In dieser Figur ist die Blendenebene eines Projektionsobjektivs in der Aufsicht dargestellt. Es ist dabei für die folgende Betrachtung gleichgültig, ob die Projektion zwecks Kopieren oder Betrachtung vorgenommen ■ wird. Auch bei der Aufnahme liegen die Verhältnisse im Prinzip ebenso.

Projiziert man einen Linsenrasterfilm mit einem Objektiv der gezeichneten, kreisförmigen öffnung, so geht durch die senkrechten Streifen des Objektivs verschieden viel Licht, je nachdem, ^ob sich der Streifen in der Mitte oder näher dem Rande zu befindet. Die Ursache hierfür ist erstens in der an Hand von Fig. 3 beschriebeneni Abschattung an den benachbarten Rasterlinsen und zweitens in der Kreisform der Objektivöffnung zu suchen. Mißt man beispielsweise die Gesamtintensität des durch die in der Figur mit 5 bezeichnete Zone gegangenen Lichtes und trägt diese. Intensität als Ordinate auf, so erhält man die gestrichelte, mit 6 bezeichnete Kurve, wenn man die Messung über den ganzen Objektivdürchmesser erstreckt. Auch hieraus erkennt man, daß die Verschwemmungen zwischen der mittleren und den beiden Randzonen wesentlich größer sind als die gegenseitigen Verschwemmungen von einer Randzone in die andere. Ein derartiger Fehler tritt sowohl beim Projektionskopieren auf, wenn man eine runde Objektivöffnung benutzt, als auch bei der Projektion zwecks Betrachtung. Man kann ihn wesentlich herabmindern, indem man der Objektivöffnung die in der Fig. 4 dargestellte Form gibt.

Der Objektivdurchmesser ist durch die senkrechten Geraden 7 und 8 in die drei gleich breiten Streifen geteilt. Man bringt nun im Objektiv eine Maske an, die die Geraden 7 und 8 abdeckt und deren öffnungen — es sind dies die im der Figur unschraffiert gelassenen Zweiecke 9 und 10 sowie das mittlere Rechteck 11 — so bestimmt sind, daß die Maxima der auf der Kopie erzeugten Schwärzungen genau gleiche Abstände voneinander besitzen. Es ist hierzu notwendig, die Flächen 9 und 10 so auszubilden, daß deren Schwerpunkte nach außen verschoben sind und von der Mitte der Objektivöffnung Abstände besitzen, die größer als ein Drittel des Objektivdurchmessers sind.

Da die beschriebene Wirkung auch bei der Projektion, der Kopie auftritt und da es bei der Vorführung wegen der damit verbundenen Lichtverluste unvorteilhaft ist, eine Maske gemäß Fig. 4 zu verwenden, kann man die

Maxima der den seitlichen Zonen entsprechenden Schwärzungen auf der Kopie etwas weiter nach außen rücken, als der Bedingung, 'daß diese Maxima gleiche Abstände voneinander besitzen sollen, entspricht. Durch eine solche Uberkompensation bei der Kopie erhält mail bei der Projektion durch ein normales Objektiv ohne Maske nur symmetrische Verschwemmungen.

ίο Durch die Symmetrierung wird erreicht, daß unter Zugrundelegung eines Filters mit Rot als mittlerer Zone der Rotpunkt nicht in so starkem Maße infolge der Verschwemmungen in Richtung auf den Weißpunkt verschoben wird, während' zum Ausgleich dafür der Blau- und¹ Grünpunkt eine etwias stärkere Verschiebung erfahren.- Es hat sich durch Versuche erwiesen, daß es am vorteilhaftesten ist, die Verschwemmungen symmetrisch zu.

verteilen, so daß da® theoretische Wiedergabedreieck in der Praxis in ein ihm ähnliches abgeändert wird¹. Unter Umständen kann eine Verschiebung des Blaupunktes, die etwas größer ist al® die Verschiebung der anderen das Wiedergabedreieck kennzeichnenden Punkte in Kauf genommen, werden, da die Empfindlichkeitsschwelle im Blauen größer ist als im Roten und Grünen, so daß größere Änderungen des Blau noch unbemerkt bleiben.

Die genaue Form der Masken kann unter Zugrundelegung der Kurve 6 der Fig. 4 rechnerisch, bestimm* werden. Vorteilhafter ist es jedoch, der Maske annähernd die richtige Form zu geben und die genaue Formgebung durch folgenden Versuch zu bestimmen, der zunächst für den Fall beschrieben wird, daß gleiche Abstände der Schwärzungsmaxima auf der Kopie erzielt werden sollen, während erst anschließend die Abänderungen beschrieben werden, die nötig sind, wenn auch die bei der Wiedergabe auftretenden Versehwemmungen schon auf der Kopie durch Überkompensation beseitigt werden sollen.

Sollen die Schwärzungsmaxima auf der Kopie genau gleiche Abstände voneinander besitzen, so belichtet man, den Originalfilm durch das Aufnahmeob j ektiv, indem man nur die eine Zone offen läßt, die beiden anderen Zonen jedoch abdeckt. Beispielsweise kann eine Seitenzone offen bleiben. Man kopiert dann die Aufnahme unter Benutzung der im Kopierobjektiv angeordneten Maske und projiziert die Kopie durch ein Objektiv rechteckiger Öffnung, die beispielsweise in der Fig· 5 dargestellt ist. Die Breite dieser ' Rechtecksöffnung muß so bemessen sein, daß sie vom Film her unter demselben Winkel gesehen wird wie der Durchmesser der in Fig.^-4 gezeichneten Objektivöffnung. Man deckt dann zunächst zwei Zonen ab und mißt das durch die dritte Zone gegangene Licht. Ebenso verfährt man für die beiden anderen Zonen, indem man auch diese nacheinander freigibt. Die Verhältnisse der Intensitäten, die durch die bei der Aufnahme aibgedeckten Zonen gegangen sind, zur Intensität des durch die dritte Zone gegangenen Lichtes ist ein Maß für die Verschwemmungen.

Darauf stellt man ein neues Original her, indem man die beiden Seitenzonen abdeckt und durch die mittlere Zone belichtet. Mit der Kopie verfährt man in der gleichen Weise. Auch hier ist das Verhältnis der durch die Seitenzonen gegangenen Intensitäten zur Intensität des Lichtes, das durch die mittlere Zone gegangen ist, ein Maß für die Verschwemmungen. Diese Verschwemmungen müssen für alle einzonigen Aufnahmen die gleichen sein, und bis zur Erreichung dieses Zieles muß die Maske abgeändert werden.

Man kann auch' zur Prüfung den Originalfilm gleichzeitig durch alle drei Zonen belichten, so daß man Schwärzungen erhält, die einem farblosen Gegenstand entsprechen. Bestimmt man dann die Intensitätsverteilung des bei der Projektion der Kopie durch die verschiedenen senkrechten Streifen gegangenen Lichtes, so erhält man die in Fig. 5 mit 12 bezeichnete Kurve, die der Kurve 6 der Fig..4 entspricht. Ergibt sich nun, daß die Maxima dieser Kurve unsymmetrisch liegen infolge unrichtiger Ausbildung der Maske, so ist die Maske so lange abzuändern, bis die Maxima genau gleiche Abstände voneinander besitzen.

Soll durch die bei der Kopie benutzte Maske auch gleichzeitig der bei der Wiedergabe infolge von Verschwemmungen auftretende Fehler beseitigt werden, so benutzt man nicht ein Objektiv der in Fig. 5 dargestellten öffnung, sondern das richtige Wiedergabeobjektiv und mißt die durch die verschiedenen' Zonen dieses Objektivs bei Projektion eines Moraochroms auftreten/den Intensitäten.

Die öffnungen 9, 10 und 11 der in Fig. 4 dargestellten Maske sollen vorzugsweise nicht nur so gestaltet sein, daß die Verschwemmungen symmetrisch verteilt werden, sondern sollen auch ihrer Fläche nach so bemessen 1« werden, daß auf der Kopie an allen Stellen, die der Aufnahme eines farblosen Gegenstandes entsprechen, die drei Zonen genau gleich geschwärzt sind. Dadurch wird' die Gefahr von Farbverfälschungen in den hellen und "5 dunklen Teilen des Bildes stark herabgesetzt. Es ist hierzu in der Regel die mittlere Öffnung kleiner als die Randöffnung zu wählen. Dias neue Verfahren findet eine sinngemäße Abänderung, wenn die Objektivöffnung in mehr als drei Zonen aufgeteilt ist, die alle verschiedenfarbig oder auch wenigstens teil-

weise gleichfarbig sein können. Auch in diesem Fall ist die öffnung des Kopierobjektivs so zu gestalten, daß die Verschwemmungen auf dem Projektionsschirm symmetrisch werden-.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Ausgleich von Farbverfälschungen beim optischen Kopieren

   ίο von Linsenrasterfilmen auf gleichartige, im Umkehrverfahren zu Positiven zu entwickelnde Filme, bei dem die Grenzen der den Farbfilterzonen entsprechenden Zonenbilder zur Verringerung der Diffusion zwischen den einzelnen Zonenbildern unbelichtet bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Abblendungen derart unsymmetrisch zu den Zonengrenzen vorgenommen werden-, daß durch die dadurch bedingte Verschiebung der Stellen größter Transparenz der seitlichen Zonenbilder von. dem mittleren Zonenbild restliche, gegebenenfalls erst durch die Projektionsoptik verursachte Farbverfälschungen gleichmäßig auf sämtliche Filterfarben verteilt, werden.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit im Kopierobjektiv angebrachten Masken zur Abblendung der Grenzen der den Filterzonen bei der Aufnahme und Projektion entsprechenden Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenöffnungen derart unsymmetrisch ausgebildet sind, daß die Schwerpunkte der seitlichen öffnungen vom Mittelpunkt der Objektivöffnung einen Abstand besitzen, der größer als ein Drittel des Objektivdurchmessers ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der mittleren Filterzone entsprechende Maskenöffnung kleiner ist als die den seitlichen Zonen entsprechenden öffnungen, so daß'für farblose Gegenstände die gleichen Schwärzungen in allen Teilen der Kopie erzeugt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen