DE1006261B - Anordnung zur Herstellung von gerasterten, tonwertberichtigten Bildern für Druckformen durch punktweise lichtelektrische Abtastung der Bildvorlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

KL.57d 10

INTERNAT. KL. G 03 f

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1006 261

D 21339 IVa/57 d ANMELDETAG: 21. SEPTEMBER 1955

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 11. APRIL 1957

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Herstellung von gerasterten Bildern für Druckformen durch punktweise lichtelektrische Abtastung von Bildvorlagen, insbesondere von Halbtonvorlagen, und bezweckt eine Gradationswandlung, durch die zur Tonwertberichtigung das Verhältnis des abgerasteten Schwärzungswertes der Vorlage zur Größe des erzeugten Rasterpunktes geändert wird.

Bekanntlich haben im Hoch- und Flachdruck alle Druckelemente die gleiche Farbstärke. Zur Erzeugung von Halbtönen wird daher die Größe der Druckelemente geändert. Zur Erzeugung des gerasterten Bildes nach einer Halbtonvorlage muß für jedes kleinste Flächenelement aus dem Grauwert der Vorlage die Größe des druckenden Rasterpunktes bestimmt und registriert werden. In der Autotypie geschieht diese Umwandlung optisch, indem die Vorlage unter Zwischenschaltung eines Rasters fotografisch reproduziert wird. Durch Beugung an den Rasterpunkten entstehen aus den einzelnen Tonwerten größer oder kleiner gedeckte Punkte. Viele unvermeidliche Erscheinungen und Einflüsse verhindern beim autotypischen Verfahren eine zwangläufige tonwertrichtige Umwandlung. Das Ergebnis ist abhängig von der Vorlage und deren Beleuchtung bei der Aufnahme, von der Art und Weite des verwendeten Rasters, vom Rasterabstand und von dem Reproduktionsmaßstab. Es ist abhängig von der fotografischen Optik und der verwendeten Blende, schließlich auch von der Belichtungsdauer und der Entwicklung, so daß viel handwerkliches Können und Erfahrung nötig ist, um trotz der vielen Zufälligkeiten brauchbare Druckformen zu erhalten. Ganz besonders ist dies bei Farbarbeiten der Fall, wo die drei Grundfarben mit dem Ziel der richtigen Farbgebung im Druck abgestimmt werden müssen.

Es ist daher verständlich, daß schon mehrfach versucht ist, die Erzeugung von Rasterbildern punktweise auf elektrischem Wege durchzuführen, um die Schwierigkeiten der Autotypie zu vermeiden. Die bekannten Abtastverfahren arbeiten in der Weise, daß die Halbtonvorlage lichtelektrisch abgetastet wird und die erzeugten Fotoströme die Punktgröße steuern, die in einem Punktraster mechanisch oder optisch fotografisch aufgezeichnet werden. Für die Wirkungsweise einer solchen Apparatur ist Abhängigkeit zwischen der Schwärzung der Vorlage und Größe der Rasterpunkte charakteristisch.

Es ist bekannt, den zur Verstärkung der Fotoströme oder zur Registrierung der Punktgröße verwendeten Verstärkern eine solche Abhängigkeit zwischen Eingangs- und Ausgangspegel zu geben, daß die für die Wiedergabe im Druck gewünschten Zusammenhänge zwischen den Schwärzungen der HaIb-

Anordnung zur Herstellung

von gerasterten, tonwertberichtigten

Bildern für Druckformen durch punktweise lichtelektrische Abtastung der Bildvorlage

Anmelder:

Deutsche Gesellschaft für Forschung
im graphischen Gewerbe E. V.,
München 13, Bamberger Haus

Rudolf Prochnow, Darmstadt-Eberstadt,
und Alfred Hickethier, Hannover,
sind als Erfinder genannt worden

tonvorlage und der Größe der Rasterpunkte angenähert werden und damit die gewünschte Tonwertberichtigung erreicht wird. Wenn man jedoch die vielfältigen Einflußgrößen berücksichtigt, die auf die Verstärker einwirken, so erkennt man, daß einfache Entzerrerschaltungen in einem Röhrenverstärker nicht ausreichen, wenn man das Verhältnis des von der Vorlage aufgenommenen Fotostromes vom abgebenden Steuerstrom für die Erzeugung des gerasterten Bildes abhängig vom Fotostrom veränderbar machen will, da sich dies nur im nichtlinearen Teil der Kennlinienfeldes der Verstärkerröhren erreichen läßt und Röhren mit entsprechendem Kennlinienverlauf erfordert. Auch sind in der Verstärkerschaltung die notwendigen Einstellmittel vorzusehen, deren Bedienung ausgebildete Fachkräfte erfordert, da die Einstellung nach entsprechenden Eichkurven vorgenommen werden muß.

Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden, da mit den üblichen Verstärkerschaltungen gearbeitet werden kann und keinerlei Einstellungen an den Verstärkern für die Tonwertberichtigung vorgenommen werden müssen. Die Erfindung ermöglicht zwischen den Tonwerten der Bildvorlage und den Tonwerten des gerasterten Bildes eine Gradationswandlung, die den jeweiligen drucktechnischen Erfordernissen und der jeweiligen Bildvorlage leicht angepaßt werden kann.

Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß die Einrichtung zur Tonwertberichtigung aus einer Braunschen Röhre besteht, deren Elektronenstrahl in der F-Achse durch den bei der punktweisen

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Abtastung erzeugten Fotostrom und in der X-Achse durch eine im Takt der Abtastung oder höheren Frequenz erzeugten Sägezahnspannung abgelenkt wird und deren auf eine Fotozelle einwirkender Leuchtschirm mit einem die Tonwertberichtigung, d. h. den funktionellen Zusammenhang zwischen Fotostrom der Bildvorlage und Steuerstrom des gerasterten Bildes bestimmenden Kurvenzug versehen ist, durch den in der Fotozelle beim Durchtritt des im Abstand Y gezogenen Leuchtstriches ein Signalimpuls entsteht, dem ein durch den Kurvenzug bestimmter Momentanwert der Sägezahnspannung entspricht, der die Größe der zu registrierenden Rasterpunkte durch ein Spiegelgalvanometer steuert, das im Takt der Rasterfrequenz beleuchtet wird und den Lichtstrahl durch eine optische Blende für fotografische Registrierung je nach seiner Auslenkung mehr oder weniger auf den Registrierfilm fallen laßt.

Auf diese Weise läßt sich jede Abhängigkeit brochen. Diese Unterbrechung des Leuchtstriches LS wird durch den Kurvenzug K herbeigeführt, der der gewünschten Abhängigkeit von Vorlage und Rasterbild entspricht.

Je nach dem Ort der Abdeckung des Leuchtstriches ändert daher der über die Fotozelle FII nach entsprechender Verstärkung gegebene Spannungsimpuls seine zeitliche Lage zum Einsatzpunkt des Sägezahns. In einer geeigneten Schaltung, die in Fig. 1 im Blockbild A angedeutet und an Hand der Fig. 2 näher beschrieben wird, läßt sich aus der veränderlichen zeitlichen Lage dieses Impulses ein Strom herleiten, der die Größe der mechanisch oder optisch zu registrierenden Rasterpunkte steuert. Es ist daher möglich, die X-Achse der Braunschen Röhre nach der Größe der erzeugten Rasterpunkte zu eichen. Je nach dem Verlauf der Kurve K auf dem Leuchtschirm ändert der Rasterpunkt seine Größe vom kleinsten bis zum größten Wert. Durch die Kurve K wird unter

zwischen Bildvorlage und gerastertem Bild erzeugen, 20 Mitwirkung der Fotozelle FII und der

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wobei die den funktionellen Zusammenhang darstellende Kurve, die auf dem Bildschirm der Braunschen Röhre leicht angebracht werden kann, beliebig Krümmungen, Wendepunkte und Unstetigkeiten aufweisen kann.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema der Anordnung; Fig. 2 zeigt schematisch ein Schaltbild der die Gradationswandlung herbeiführenden Einrichtungen;

Fig. 3 zeigt den Leuchtschirm der Braunschen Röhre mit dem die Gradationswandlung bestimmenden Kurvenzug.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist die Halbtonvorlage 1 in üblicher Weise auf eine drehbare und axial verschiebliche Trommel 2 aufgespannt, die über ein nicht gezeigtes Triebwerk von dem Motor 3 angetrieben wird. Die Trommel 2 trägt gleichzeitig den Registrierfilm 4, auf dem das gerasterte Bild aufgezeichnet werden soll. Bildvorlage 1 und Registrierfilm 4 werden daher gleichlaufend punktweise fortbewegt. Selbstverständlich können die Vorlage 1 und der Registrierfilm 4 auch plan auf einen für die punktweise Abtastung in geeigneter Weise angetriebenen Schlitten aufgespannt werden. Von der Abtastlampe 5 wird ein Lichtstrahl über den Spiegel 6 durch die Vorlage 1 über die Abtastoptik 8 auf die Fotozelle FI geworfen, in der ein dem jeweiligen Schwärzungswert der Vorlage 1 entsprechender Fotostrom entsteht, der über den Verstärker V eine dem Fotostrom verhältnisgleiche Spannung an das F-Plattenpaar einer Braunschen Röhre Br legt. Das andere Plattenpaar der Braunschen Röhre (X-Achse) erhält eine periodische sägezahnförmige Spannung, die in einem bekannten Sägezahngenerator SG erzeugt wird. Die Frequenz der Sägezahnspannung ist so gewählt, daß sie über der höchsten Frequenzkomponente der Fotozellensignalspannung liegt.

Auf dem Schirm der Braunschen Röhre Br wird daher ein Leuchtstrich gezogen, der mit LS bezeichnet ist und dessen Auslenkung in der F-Achse z. B·. dem Logarithmus des jeweiligen Fotozellenstromes entspricht. Die Y-Achse kann daher in Schwärzungswerte der Vorlage geeicht werden. Gegenüber der Schirmfläche 6* der Braunschen Röhre ist eine weitere Fotozelle FII angeordnet, die ihre Belichtung von der Braunschen Röhre erhält. Unterbricht man den Leuchtstrich LS auf der Braunschen Röhre an beliebiger Stelle, so wird der Fotostrom der Fotozelle .PII später beschriebenen Demodulationsschaltung ein definierter Zusammenhang zwischen den Schwärzungen der Vorlage (F-Achse) und der Größe der aufgezeichneten Rasterpunkte (X-Achse) hergestellt. Da man den Linienzug der Kurve K in den genannten Koordinaten beliebig, z. B-. auch unstetig, ziehen kann, läßt sich durch diese Anordnung jede beliebige Gradationsumwandlung erreichen. Der funktionell Zusammenhang zwischen den Schwärzungswerten der Vorlage und der Größe der Rasterpunkte auf dem gerasterten Bild kann daher ausschließlich nach den drucktechnischen und reproduktionstechnischen Erfordernissen beliebig gewählt werden und ist nicht durch die beschränkte Anpassungsfähigkeit des Amplitudenganges üblicher Verstärker eingeengt. Der durch die Gradationsumwandlung in der Auswertungsschaltung A erhaltene Steuerstrom zur Erzeugung der Rasterpunkte beeinflußt das Spiegelgalvanometer Spg, das im Takt der durch den Kontaktgeber Kg bestimmten Rasterfrequenz durch die Registrierlampe 9 beleuchtet wird und je nach der Auslenkung des Galvanometerspiegels den Lichtstrahl durch die Registrieroptik 10 auf den Registrierfilm 4 wirft. In der Registrieroptik 10 sind geeignete Blenden vorgesehen, durch die je nach der Ablenkung des Galvanometerspiegels der auf den Registrierfilm fallende Lichtstrahl mehr oder weniger abgedeckt wird und dementsprechend sich die Größe des Rasterpunktes ändert.

An Hand der Fig. 2 ist die bei A in Fig. 1 angedeutete Auswertungsschaltung nachstehend näher beschrieben. Wie bereits erwähnt, wird die konstante Beleuchtung der Fotozelle FlI durch die Abdeckung des Leuchtstriches auf der Braunschen Röhre entsprechend dem Gang der Umwertungsfunktion impulsmäßig im Rhythmus der X-Ablenkfrequenz unterbrochen. Als Fotozelle FII ist ein Foto-Sekundäremissions-Vervielf acher verwendeten dessen Anodenwiderstand R1 ein positiver Impuls entsteht, der bei e angedeutet ist und auf den von der Röhre Röl gebildeten Kathodenverstärker einwirkt, so daß an dessen Ausgangswiderstand RI ebenfalls ein positiver Impuls e' entsteht. Der Quellwiderstand ist jedoch wesentlich niedriger als der Anodenwiderstand der Fotozelle FII. Der am Kathodenverstärker Röl erzeugte Signalimpuls steuert nun einen Sperrschwinger, der von der Röhre Rö3 und den Schwingkreisspulen W gebildet ist und im Ruhezustand durch eine hohe negative Gittervorspannung Ug gesperrt ist. Beim Eintreffen eines Signalimpulses gibt der Sperr-

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impulsmäßig im Rhythmus der Ablenkung unter- 70 schwinger einen kräftigen Impuls an die aus den

Röhren Rö4 bis Rö7 gebildete Diodenschaltbrücke ab. Durch die Zwischenschaltung des Sperrschwingers wird erreicht, daß die Steuerung der Rasterpunkte weitgehend unabhängig von der Amplitude des Signalimpulses wird, so daß eine veränderliche Empfindlichkeit der Fotozelle FII, Helligkeitsschwankungen der Braunschen Röhre u. dgl. keinen Einfluß auf die Steuerung haben. Neben dem Signalimpuls vom Sperrschwinger wird der Diodenschaltbrücke eine Sägezahnspannung geeigneter Amplitude zugeführt, die aus der X-Ablenkspannung der Braunschen Röhre erhalten wird.

Die Steuerimpulse vom Sperrschwinger erzeugen am Kondensator Cl eine Spannung, die die Diodenschaltbrücke während der Impulszwischenräume sperrt. Nur während der Impulsdauer wird die Brücke leitend, und der Kondensator C2 nimmt den Momentanwert e" der Sägezahnspannung an, der dem zeitlichen Abstand des Signalimpulses vom Einsatzpunkt des Sägezahns entspricht, wobei die vom Sägezahngenerator SG erzeugte Sägezahnspannung über die Röhre Rö2 an die Diodenbrücke i?ö4 bis Rö7 geschaltet ist. Die Spannung am Kondensator C 2 ist abhängig von der Phasenlage des Schaltimpulses zum Sägezahn. Die Spannung am Kondensator C2 folgt jeder Phasenänderung äußerst schnell und mit großer Genauigkeit. Die Ausgangsspannung am Kondensator C 2 steuert schließlich eine Endröhre Rö8, in deren Anodenkreis das Steuerelement für die Punktgröße eingeschaltet ist und, wie in Fig. 1 dargestellt ist, aus dem Spiegelgalvanometer Spg besteht. Es ist auch denkbar, in etwas abgewandelter Schaltung einen Gravierstichel für mechanische Aufzeichnung durch das Steuerelement zu betreiben. Der Steuerbereich der Endröhre Rö8 wird durch einen Gegenkopplungswiderstand und durch die Amplitude der Sägezahnspannung entsprechend eingestellt. Der Nullpunkt ist durch die Nullage der Sägezahnspannung bestimmt, die durch geeignete Potentialverschiebung der Kathode der Röhre Rö3 erzeugt wird.

Um den Zusammenhang zwischen der die Gradationsumwandlung bestimmenden Kurve K auf den Leuchtschirm der Braunschen Röhre und der in Verbindung mit der Sägezahnspannung erzeugten Spannungswerte an den für die Schaltung charakteristischen Punkten zu verdeutlichen, dient die Fig. 3. Die die Umwertung herbeiführende Kurve ist auch hier mit K bezeichnet, und es sind zwei Leuchtstriche LS1 und LS 2 auf dem Leuchtschirm S dargestellt. Unterhalb des Leuchtschirmes sind die als Ablenkspannung wirkende Sägezahnspannung und die von den Leuchtstrichen LSI und LS2 beim Durchtritt durch die Kurve K erzeugten Signalimpuls e angedeutet, denen die entsprechenden Momentanwerte e" der Sägezahnspannung zugeordnet sind, die an der Diodenschaltbrücke wirksam werden, so daß diese Spannungswerte am Kondensator C 2 auftreten und entsprechend den Kondensator aufladen.

Erwähnt sei, daß sich bei der beschriebenen An-Ordnung noch eine Anzahl Abwandlungen durchführen lassen. Man kann z. B. die F-Achse der Braunschen Röhre so eichen, daß der Bereich der erfahrungsgemäß wichtigsten Schwärzungen der Vorlage besonders weit auseinandergezogen wird. Zu diesem Zweck wird man dem Vorverstärker V in Fig. 1 nicht einen logarithmischen Gang geben, sondern z. B. eine Kombination aus logarithmischer und linearer Abhängigkeit. Die gleiche Möglichkeit besteht für die Eichung der Punktgrößen auf der X-Achse. Hierzu kann man der Diodenschaltbrücke über Rö2 statt des linearen Sägezahnes einen solchen mit geeignet gekrümmtem Anstieg oder Abfall zuführen.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Umwertungsfunktion auf der Schirmfläche der Braunschen Röhre als undurchsichtiger Linienzug K eingezeichnet. Die Schaltung kann durch geringfügige Abwandlungen so geändert werden, daß die Umwertungsfunktion als Randkurve einer undurchsichtigen Maske ausgeschnitten wird, die in der gewünschten Weise mit der Schirmfläche der Braunschen Röhre zur Deckung gebracht wird. Statt der fotoelektrischen Abtastung der Braunschen Röhre ist es auch denkbar, den Kurvenzug K mit leitfähiger Tinte auf den Schirm der Braunschen Röhre zu zeichnen und den Auswertungsimpuls direkt durch Influenz vom Elektronenstrahl zu erzeugen. Ferner ist es möglich, die Funktionskurve K auch im Innern der Braunschen Röhre auf einer Fangplatte aufzutragen, so daß die Anordnung dann nach Art eines Elektronenstrahlschalters wirkt. Das Anbringen der Funktionskurve auf dem Leuchtschirm außerhalb der Röhre hat jedoch den Vorteil, daß die Funktionskurve leichter geändert werden kann, wenn man z. B. die Funktionskurve auf einem durchsichtigen Blatt aufzeichnet, das auf die Schirmfläche aufgeklebt werden kann.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Herstellung von gerasterten Bildern für Druckformen durch punktweise lichtelektrische Abtastung der Bildvorlage unter Tonwertberichtigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Tonwertberichtigung aus einer Braunschen Röhre (Br) besteht, deren Elektronenstrahl in der F-Achse durch den bei der punktweisen Abtastung erzeugten Fotostrom und in der X-Achse durch eine im Takt der Abtastung oder höheren Frequenz erzeugten Sägezahnspannung abgelenkt wird und deren auf eine Fotozelle (FII) einwirkender Leuchtschirm (S) mit einem die Tonwertberichtigung, d. h. den funktionellen Zusammenhang zwischen Fotostrom der Bildvorlage und Steuerstrom des gerasterten Bildes bestimmenden Kurvenzug (K) versehen ist, durch den in der Fotozelle (F II) beim Durchtritt des im Abstand Y gezogenen Leuchtstriches (LS) ein Signalimpuls entsteht, dem ein durch den Kurvenzug (K) bestimmter Momentanwert der Sägezahnspannung entspricht, der die Größe der zu registrierenden Rasterpunkte durch ein Spiegelgalvanometer (Spg) steuert, das im Takt der Rasterfrequenz beleuchtet wird und den Lichtstrahl durch eine optische Blende für fotografische Registrierung je nach seiner Auslenkung mehr oder weniger auf den Registrierfilm (4) fallen läßt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Anodenwiderstand der Fotozelle (FII) abgenommene Signalimpuls (e) über einen Kathodenverstärker (Röl) auf einen Sperrschwinger (Sp) Rö3 gegeben wird, der im Ruhezustand durch eine hohe negative Gittervorspannung gesperrt ist und beim Eintreffen des Signalimpulses einen Impuls an eine Diodenschaltbrücke (RÖ4 bis Rö7) legt, die während der Dauer dieses Impulses leitend wird und damit den Momentanwert (e") der an die Diodenbrücke geschalteten Sägezahnspannung an einen eine End-

röhre (Rö 8) steuernden Kondensator (C 2) legt, in deren Anodenkreis das Steuerelement (Spg) für die Punktgröße des Rasters eingeschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerbereich der Endröhre (RöS) einstellbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Registrierfilm (4) und die Bildvorlage (1) im Registriertakt gleichzeitig fortgeschaltet werden und ihr Antrieb einen den Registriertakt steuernden Kontaktgeber (Kg) antreibt.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die F-Achse der Braunschen Röhre in Schwärzungswerte der Bildvorlage und die X-Achse der Braunschen Röhre nach der Größe der zu erzeugenden Rasterpunkte geeicht ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenzug (K) auf dem Leuchtschirm (S) als undurchsichtiger Linienzug aufgezeichnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenzug (K) auf dem Leuchtschirm leicht auswechselbar angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenzug (K) aus einer undurchsichtigen Maske ausgeschnitten ist, durch die die Schirmfiäche der Braunschen Röhre abgedeckt ist.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenzug (K) mit leitfähiger Tinte auf dem Leuchtschirm der Braunschen Röhre aufgezeichnet ist und der Auswertungsimpumls unmittelbar durch Influenz vom Elektronenstrahl erzeugt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenzug (K) im Innern der Braunschen Röhre auf einer Fangplatte aufgetragen ist, die dann nach Art eines Elektronenstrahlschalters wirkt.

11. Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die F-Achse der Braunschen Röhre so geeicht ist, daß der Bereich der erfahrungsgemäß wichtigsten Schwärzungen der Bildvorlage auseinandergezogen ist und für die F-Ablenkung ein Vorverstärker verwendet ist, der eine logarithmische und lineare Abhängigkeit vom abgetasteten Fotostrom aufweist.

12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die X-Achse so geeicht ist, daß der Bereich bestimmter Punktgrößen auseinandergezogen ist und für die Steuerung der Diodenschaltbrücke eine Sägezahnspannung mit gekrümmtem Anstieg oder Abfall verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift: Der Polygraph, Frankfurt/M., 1955, S. 659, rechte Spalte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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