DE3501691C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbscanner zum Abtasten einer Vorlage, der mit einer die auf eine Trommel aufgespannte Vorlage beleuchtenden Lichtquelle und einem optischen System zum Aufnehmen der der Vorlage entsprechenden Bildsignale versehen ist und wie er in verschiedenster Ausgestaltung vorbekannt ist.

Bei dem Abtasten der gerasterten Vorlagen stellt sich das Problem, daß Moir´ auftritt, das auf Interferenzen zwischen dem Raster der Vorlage und dem Abstand der Abtastpunkte voneinander beruht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Farbscanner zu schaffen, bei dem das Auftreten von Moir´ zuverlässig verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Abtastscanners;

Fig. 2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines Tiefpass-Filters, der zur Verwendung bei der Erfindung eingerichtet ist;

Fig. 3 eine Ansicht in vergrößerter Darstellung, die die Winkelabstände der radialen Muster des in Fig. 2 gezeigten Filters verdeutlicht;

Fig. 4 eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Gitterschirmes;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 4 mit (1) gezeigten Abschnitts in Fig. 4;

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung eines Detailverstärkers eines Farbscanners;

Fig. 7 eine Darstellung der Ausgangssignale des Detailverstärkers von Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Form (I) der Hauptapertur und der Nebenaperturen (II);

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Tiefpass-Filters; und

Fig. 10 einen Graph, der die Wirkungsweise des in Fig. 9 gezeigten Tiefpass-Filters verdeutlicht.

Fig. 1 zeigt, daß die von einer Lichtquelle 1 ausgesandten Lichtstrahlen von einem Spiegel 2 unter einem Winkel von etwa 90° reflektiert werden. Dieser sehr feine Lichtstrahl (etwa 1 mm im Durchmesser) passiert eine transparente Vorlage 4, die um eine transparente Trommel 3 gelegt ist. Nach Passieren einer Sammellinse 5 und einem Tiefpass-Filter 6 wird er von einem Halbspiegel 7 geteilt. In einem der beiden Lichtpfade liegt eine Linse 8, die die Größe des Bildes, die von der Sammellinse 5 beispielsweise um den Faktor 10 vergrößert ist, reduziert. Eine derartige Linse 8 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, sie ist jedoch erwünscht, wenn das Bild mit bloßem Auge beobachtet wird. Weiter ist ein Gitterschirm 9 in dem Lichtpfad angeordnet, der es erlaubt, das darauf projizierte Bild mit bloßem Auge daraufhin zu überprüfen, ob Moir´ auftritt.

In dem anderen Lichtpfad sind ein Spiegel 10, eine Aperturblende 11, 11′, zwei dichroische Spiegel 12, ein Vollspiegel 12′ und drei photoelektrische Wandler 13, die jeweils einem der Spiegel 12, 12′ zugeordnet sind, vorgesehen, so daß durch die Abtastung drei Farbauszugssignale der Farbvorlage 4 gewonnen werden.

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Tiefpass-Filters 6, das im folgenden im einzelnen beschrieben wird:

Das Tiefpass-Filter 6 hat transparente Abschnitte 6 b und diffuse Abschnitte 6 a, die radial und einander abwechselnd unter Bildung des ganzen Tiefpass-Filters 6 angeordnet sind. Das Filter 6 ist in Bezug auf die Sammellinse 5 verschiebbar, wie dies durch den Doppelpfeil P in Fig. 2 angedeutet ist. Die Richtung der Verschiebung ist jedoch nicht darauf beschränkt, es kann in alle Richtungen relativ zu der Sammellinse 5 verschoben werden. Durch die Verschiebung des Tiefpass-Filters 6 werden die Winkelabstände der transparenten Abschnitte 6 a und der diffusen Abschnitte 6 a geändert. Auf diese Weise kann ohne Vorsehung vieler Filter ein willkürlich Unscharfmachen des Strahles bewirkt werden.

Die transparenten Abschnitte 6 b und die diffusen Abschnitte 6 a verlaufen radial auf einen Punkt 0 konvergierend, die von den diffusen Abschnitten 6 a eingenommene Fläche entspricht der Hälfte der Gesamtfläche des Filters 6. Die diffusen Abschnitte 6 a bestehen aus einer Substanz, die es den Lichtstrahlen erlaubt, über einen weiteren Bereich zu streuen, als die Lichtstrahlen, die durch die transparenten Abschnitte 6 b fallen.

Schwarze Silberpartikel werden für die diffusen Abschnitte 6 b verwendet. Es ist besser, die diffusen Abschnitte 6 a aus einer lichtdurchlässigen Substanz herzustellen als aus einer lichtabsorbierenden.

Statt der diffusen Teile 6 a kann ein Filter mit lichtmodulierenden Teilen verwendet werden, die durch einen aufgedampften Film gebildet sind. Ein typisches Beispiel dafür wird in Fig. 9 gezeigt. Dabei hat ein Tiefpass-Filter 26 eine Anzahl von durch Aufdampfen gebildeten Filmabschnitten 26 a, deren Durchmesser gleichgroß ist. Der Film besteht aus Magnesiumflorid, der Körper des Filters besteht aus transparentem Glas. Das Material des Films ist jedoch nicht auf Magnesiumflorid beschränkt. Die von den aufgedampften Filmabschnitten 26 a belegte Fläche ist ungefähr gleich der Gesamtfläche der Fläche.

Wenn das Tiefpass-Filter 26 vor oder hinter der Kamera zur Erstellung eines Druckes angeordnet ist, führt das zu einer Wirkung, wie ein Zurücknehmen der Blende der Kamera auf die Größe der aufgedampften Filmabschnitte 26 a. Das Bild wird damit unscharf. Dies geschieht, da die Phase der durch die aufgedampften Filmabschnitte 26 a dringenden Lichtstrahlen von denen der durch die nicht belegten Abschnitte 26 b differiert. Dies wird in Fig. 10 deutlich, die zeigt, daß die hohen Frequenzanteile der Lehrräume in dem Bild abgeschnitten werden. Der Graph (A) wird erreicht, wenn die Kameralinse alleine verwendet wird, während der Graph (B) erhalten wird, wenn das Filter 26 vor oder hinter der Kamera angeordnet ist. Die Graphe zeigen den Kontrast des Bildes. Wenn die Vorlage beispielsweise aus einem netzartigen Muster besteht, ist es möglich, Moir´ zu ver­ meiden, indem die Maschen bei dem Fotographieren der Vorlage willkürlich aus dem Focus gebracht werden.

Eine andere Möglichkeit ist es, daß die diffusen Abschnitte 26 a aus einer Substanz mit einer hohen Diffusionsfähigkeit hergestellt werden, etwa durch schwarze Silberpartikel. Aufgrund der hohen Streuung der Lichtstrahlen an den diffundierenden Abschnitten werden die Frequenzen differenziert. Das Filter kann wirksam als Tiefpass-Filter verwendet werden. Bei den oben erwähnten Tiefpass-Filtern wird das Aus-Dem-Focus-Bringen um so wirksamer, um so geringer der Durchmesser der diffundierenden Abschnitte 26 a ist. Es ist daher notwendig, Filter mit verschiedenen Durchmessern zu haben, um das gewünschte Ausmaß an Aus-Dem-Fokus-Bringen zu erreichen.

Zurück zu Fig. 2: d gibt den Abstand zwischen der linken Kante des Filters 6 und dem Konversionspunkt 0 an, er sei mit 15 mm angenommen. Die Längsseite und die Querseite des Filters seien e bzw. f, dabei soll e mit 15 mm und f mit 90 mm angenommen werden. Weiter sei der Winkelabstand zwischen dem transparenten Abschnitt 6 b und dem diffusen Abschnitt 6 a R, er sei hier mit 0,015° angenommen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, den Abstand zwischen diesen in einem Bereich von etwa 50 µm bis 300 µm zu variieren.

Die Dimensionen sind jedoch nicht auf die genannten beschränkt. Die Flächen der transparenten Teile und der diffusen Teile können unterschiedlich entsprechend der optischen Qualität des zu kopierenden Bildes variiert werden. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, die hochfrequenten Anteile in allen Frequenzen in Bezug auf die in dem Bild vorhandenen Leerräume abzuschneiden, kann es erforderlich sein, die Fläche der diffusen Abschnitte 6 a zu vergrößern, wenn das Umgekehrte erwünscht ist, ist es erforderlich, die Fläche der diffusen Abschnitte 6 a gegenüber denen der transparenten Abschnitte 6 b zu verringern.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dieses so auszubilden, daß der Durchmesser der diffusen Abschnitte 26 a auf etwa ½ bis ¼ der der Sammelapertur 11 zu verringern. Es hat sich gezeigt, daß bei Abtastschritten des Scanners von 127 µm (200 Zeilen/Inch) und bei der quadratischen Öffnung mit einer Seitenlänge von 1,5 mm und dem Durchmesser der diffusen Abschnitte 26 a von etwa 0,3 mm Moir´ wirksam vermieden werden konnte.

Fig. 1 verdeutlicht, daß die Lichtstrahlen nach Passieren der Sammellinse 5 von dem Tiefpass-Filter 6 oder 26 moduliert werden. Die modulierten Strahlen werden von einem Halbspiegel 7 in zwei optische Pfade verzweigt, von denen einer auf einen Gitterschirm 9 direkt oder über eine Linse 8 projiziert wird.

Der Gitterschirm 9 ist in den Fig. 4 und 5 in einem größerem Maßstab verdeutlicht. Der Abstand zwischen den Gitterlinien wird entsprechend der in Größe der Apertur 11, dem Abstand der Abtastlinien und dem Punkt-Zu-Punkt Abstand der Vorlage gewählt. Für diesen Zweck ist eine Anzahl von Tiefpass-Filtern mit verschiedenen Abständen vorzusehen.

Moir´ tritt, wie oben gezeigt, aus verschiedenen Gründen auf:

• 1. Die Kombination der sich wiederholenden Muster in der Vorlage 3 und die Apertur in dem optischen Hauptpfad;
• 2. die Kombination der sich wiederholenden Muster und der Abtastlinien; und
• 3.  die Kombination der sich wiederholenden Muster und dem Punkt-Zu-Punkt Abstand der Vorlage.

Es hat sich gezeigt, daß die Art des derart verursachten Moir´ demjenigen sehr ähnlich ist, das sich aus der Kombination der sich wiederholenden Muster der Vorlage und dem Gitterschirm mit einem bestimmten Linienabstand entspricht. Dies führt zu folgenden Vorschlägen:

Der Gitterschirm 9 mit dem erforderlichen Gitterabstand wird gewählt unter Berücksichtigung des in in der Vorlage vorhandenen sich wiederholenden Musters, der zu verwendeten Apertur 11, dem Punkt-Zu-Punkt Abstand der Vorlage, dem Abstand der Abtastlinien und der erwarteten Vergrößerung des abzutastenden Bildes. Durch Beobachtung des sich zwischen dem auf den gewählten Gitterschirm 9 projizierten Bildes und dessen Gitter bildenden Moir´ wird das Tiefpass-Filter 6 oder 26 so justiert, daß kein Moir´ auftritt. Die Bildaufzeichnungssignale werden durch Lichtstrahlen gewonnen, die dieses justierte Filter passieren, wobei die Lichtstrahlen durch die Vorlage 4 dringen und von dem justierten Filter moduliert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind

der Punkt-Zu-Punkt Abstand und der Abstand des sich wiederholenden Musters 145 µm (entsprechend einem Schirm mit 175 Zeilen/Inch);
die Öffnung 11 beträgt 1,5 mm × 1,5 mm und das sich wiederholende Muster in der Vorlage hat einen Abstand von 1,5 mm, oder
der Abtastabstand und der Abstand des sich wiederholenden Musters in der Vorlage entweder 72 µm oder 64 µm.

In diesem Beispiel wurde ein Tiefpass-Filter mit einem Abstand von 70 µm bis 140 µm wirksam verwendet. Es ist natürlich erforderlich, den Musterabstand des Tiefpass- Filters zu ändern, wenn sich die Vergrößerung des Bildes ändert. Die Muster auf dem Gitterschirm 9 können beliebig geformt sein, vorausgesetzt, daß die Maschenweite individuell durch von dünnen Linien gebildeten Quadraten besteht.

Es wird jetzt auf die Fig. 6, 7 und 8 Bezug genommen, in denen die Apertur 11 eingehender beschrieben wird:

Ein Lichtfluß wird durch die Vorlage 4 geführt oder von dieser reflektiert und nach Passieren einer Sammellinse 5 und eines Tiefpass-Filters 6 in zwei Lichtpfade aufgeteilt. Der Hauptpfad passiert die Hauptapertur 11, die den Bildelementen der abgetasteten Vorlage 4 entspricht, er wird sodann von einem photoelektrischen Wandler 13 photoelektrisch gewandelt. Der andere Licht­ pfad passiert eine Nebenapertur 11′ und wird entsprechend photoelektrisch gewandelt. Der zunächst erwähnte Lichtfluß wird verwendet, um über einen Verstärker 15 drei Hauptsignale (Fig. 7(II)) zu erhalten, der zweite Lichtfluß wird verwendet, um über einen Verstärker 16 Nebensignale (Fig. 7(III)) zu erhalten, die relativ groben Abtastabständen entsprechen und nicht geeignet sind, um klare Bilder zu erzeugen, da die Bilder unscharf sind. Diese Signale werden daher als unscharfe Signale bezeichnet. Die unscharfen Signale werden von dem Hauptsignal mittels eines Subtrahierers 17 subtrahiert, wodurch unscharfe Maskierungssignale (Fig. 7(IV)) gewonnen werden, die die Einzelheiten alleine darstellen, und auf das Hauptsignal mittels eines Detailverstärkerkreises 18 aufaddiert werden. Das Ergebnis sind detailverstärkte Signale (Fig. 7(V)). Dies sorgt für klare abgetastete Bilder.

Fig. 8 zeigt die Formen der Hauptapertur 11 und der Nebenapertur 11′, wobei die Bezugszeichen 11 a und 11 b eine kleine oder verengte Ellipse und eine große oder erweiterte Ellipse zeigen. Die Bezugsziffern 11 A und 11 B zeigen ein kleines Quadrat und ein großes Quadrat. Die Unterschiede der Formen der Öffnungen betreffen die Wirksamkeit der Vermeidung von Moir´. D. h., daß die elliptische Form wirksamer ist als die quadratische Form. Dies liegt vermutlich daran, daß die elliptische Form eine weniger genaue Winkelausrichtung zwischen den Abtastrichtungen und der offenen Fläche der Öffnung verlangt, als dies bei rechtwinkligen Ausbildungen der Fall ist. Die Beziehung der Hauptachse und der Nebenachse der Ellipse wird entsprechend dem Verhältnis der Geschwindigkeiten in der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung bestimmt. Die Fläche der Hauptapertur 11 a ist etwa ¼ bis ¹/₁₀ der der Nebenapertur 11 b.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird eine transparente Vorlage 4 verwendet, die Erfindung kann jedoch auch bei einer reflektierenden Farbvorlage verwendet werden.

Claims (6)

1. Farbscanner zum Abtasten einer Vorlage, mit einer die auf eine Trommel (3) aufgespannte Vorlage (4) beleuchtenden Lichtquelle (1) und einem optischen System zum Aufnehmen der der Vorlage entsprechenden Bildsignale, gekennzeichnet durch,

• - ein relativ zu der optischen Achse des optischen Systems verschiebbares Tiefpass-Filter (6) bestehend aus transparenten Abschnitten (6 b) und diffusen Abschnitten (6 a), die sich radial erstreckend alternierend angeordnet sind, und
• - einen in einem Nebenzweig des optischen Systems angeordneten, visuell zu betrachtenden Gitterschirm (9).

2. Farbscanner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Halbspiegel (7) zum Verzweigen des optischen Wegs.

3. Farbscanner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine vor dem Gitterschirm (9) angeordnete besondere Linse (8).

4. Farbscanner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die transparenten Abschnitte (6 b) und die diffusen Abschnitte (6 a) des Tiefpass-Filters (6) auf einen Punkt (0) radial konvergierend angeordnet sind.

5. Farbscanner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der transparenten Abschnitte (6 b) und die Fläche der diffusen Abschnitte (6 a) einander entsprechen.

6. Farbscanner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die diffusen Abschnitte (6 a) auf das Tiefpass-Filter (6) aufgedampft sind.