DE2349010C3

DE2349010C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Farbbildern

Info

Publication number: DE2349010C3
Application number: DE19732349010
Authority: DE
Inventors: Kazuya Yokohama Kanagawa Matsumoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-09-28
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2349010A1; JPS4956647A; DE2349010B2; JPS5549292B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufzeichnung von Farbbildern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Trägerfrequenzphotographie ist 1899 von Wood als ein Verfahren zur Aufzeichnung von Farbphotographien auf einer monochromen trockenen Platte entwickelt worden. Zur Erläuterung der Geschichte der Trägerfrequenzphotographie wird auf den Artikel von K. B i e d e r m a η η in der Zeitschrift Optica Acta, Band 17 (1890), auf Seite 631 verwiesen.

Bei der Trägerfrequenzphotographie erfolgt die

Aufzeichnung der Farbbilder auf einem monochromen Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einem Film aus Silbersalzen, über ein Beugungsgitter, das mit dem Aufzeichnungsmedium in Berührung steht Dabei wird ein rotes, ein grünes und ein blaues Bild der Bildvorlage auf das Beugungsgitter projiziert, wobei jedesmal der Neigungswinkel des Gitters geändert wird.

In der US-PS 34 25 770 ist ein Verfahren beschrieben,

ίο bei dem das aufzuzeichnende Bild mittels eines Objektivs auf einen monochromen Film projiziert wird, wobei das Beugungsgitter bei einer zweidimensionalen Vorlage unmittelbar an dieser angeordnet werden soll. Auch bei diesem Verfahren sind drei Aufnahmen mit jeweils anderem Neigungswinkel des Gitters vorgesehen.

Diesen Verfahren ist der Nachteil eigen, daß das Beugungsgitter mit dem monochromen Film bzw. der Vorlage in Berührung steht und bei seinem Verdrehen bzw. seinem eventuell vorgesehenen Austausch die Oberfläche des monochromen Films bzw. der Vorlage beschädigen kann. Sollte ferner das Beugungsgitter nicht sehr genau auf die Oberfläche des monochromen Films fokussiert sein bzw. das Beugungsgitter nicht korrekt auf dem Film aufliegen, ergeben sich Probleme hinsichtlich der Schärfe der Bildaufzeichnung.

Ferner ist in der DE-OS 21 47 819 ein Aufzeichnungsverfahren beschrieben, bei dem auf einem Aufzeichnungsmaterial, das gesonderte Bereiche aufweist, die gegen Licht verschiedener Farbe verschieden photoempfindlich sind, mehrere Beugungsgitter aufgezeichnet werden, deren Gitterkonstanten oder Gitterrichtungen Bildfarben zugeordnet sind und deren Beugungsspektren zur Farbbildprojektion dienen. In einem ersten Verfahrensabschnitt werden die verschieden photoempfindlichen Bereiche des Aufzeichnungsmaterials mit einer Vorbelichtung in Form von Bildfarben zugeordneten Gittermustern ohne szenenbildmäßige Modulation versehen, während danach in einem zweiten Verfahrensabschnitt das Aufzeichnungsmaterial mit dem Szenenbild belichtet wird.

Schließlich ist ein Aufzeichnungsverfahren bekannt, bei dem ein auf einem Positivfarbfilm aufgezeichnetes Farbbild über ein erstes optisches System auf einem Beugungsgitter abgebildet und zusammen mit diesem mittels eines zweiten optischen Systems auf ein monochromes Aufzeichnungsmedium projiziert wird. Bei diesem Verfahren wird zwar jeder Kontakt des Beugungsgitters mit dem monochromen Aufzeichnungsmedium oder dem Positivfarbfilm vermieden, es ist jedoch ein zweites optisches System erforderlich, was der Einrichtung zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens eine sehr große Baulänge gibt. Zum Kopieren eines eine Vielzahl von Farbbildern tragenden Farbfilms erfordern außerdem alle bekannten Verfahren zwei gesonderte Transportsysteme, nämlich eines für den Farbfilm und eines für den monochromen Film, die synchronisiert sein und ein genaues Ausrichten beider Filme gewährleisten müssen.

Außerdem ist aus der DE-OS 20 63 554 ein Verfahren zur fotografischen Bildaufzeichnung bekannt, bei dem auf den Aufzeichnungsträger einander überlagernd wenigstens zwei verschiedene Bilder jeweils unter Überlagerung eines Gitters aufgezeichnet werden und das Gitter

⁶S jeweils eine andere azimutale Winkelstellung und/oder ne andere Gitterkonstante aufweist, wobei die Bilder

zeilenweise mit einem aufgrund einer zeilenweisen Abtastung der Bildvorlage intensitätsgesteuerten Strahl

aufgezeichnet werden und die Zeilenstruktur gleichzeitig das Gitter bildet Beispielsweise dient zur zeilenweisen Ablenkung eines Laserstrahls ein Paar von gekreuzten Spiegelpolygonen, deren Drehzahl aufeinander abgestimmt ist und die relativ zu der Vorlage, die mit dem Aufzeichnungsträger in Kontakt liegt um deren Mittellot drehbar ist Derartige Einrichtungen zum zeilenweisen Ablenken sind sehr aufwendig und lassen nicht ohne weiteres beliebige Gitterstrukturen erzeugen. Außerdem begründet der Abtastvorgang eine relativ lange BelichtungS2 eit, die die Wirtschaftlichkeit dieses bekannten Verfahrens in Frage stellt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem ein gesondertes optisches System von hohem Auflösungsvermögen zur Abbildung des Beugungsgitters auf dem monochromen Aufzeichnungsmedium vermieden wird, ohne daß das Beugungsgitter das Aufzeichnungsmedium berührt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Berührung zwischen dem durchsichtigen Farbbildträger und dem monochromen Aufzeichnungsmedium wird nur ein einziges Transportsystem benötigt Darüber hinaus wird erfindungsgemäß durch Interferenz ein Raumgitter erzeugt, das die mit dem bisher bekannten gegenständlichen Beugungsgitter verbundenen Probleme vermeidet Weder der durchsichtige Farbbildträger noch das monochrome Aufzeichnungsmedium sind daher der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt. Die Projektion von Interferenzstreifen hat aber insbesondere den Vorteil, daß keine Scharfeinstellung des projizierten Musters nötig ist, so daß die Aufzeichnung mit hohem Wirkungsgrad vorgenommen werden kann. Die Interferenzstreifen können auch dreidimensional in dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei der Speicherung von Farbaufzeichnungen von großem Vorteil, weil ein zeitbedingter Farbverlust praktisch nicht auftreten kann. Schließlich können nach dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahren auch Farbbilder mit einer konkav-konvexen Verteilung aufgezeichnet werden, um durch Prägen Kopiebilder auf billigen Materialien, wie z. B. Vinylchlorid oder ähnlichen Stoffen, zu erstellen, was wiederum für die Massenherstellung von Kopien günstig ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht eines monochromen Films, der ein einem Farbbild entsprechendes aufgezeichnetes Bild trägt,

F i g. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Verfahrens zur Farbwiedergabe des aufgezeichneten Bildes,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrens zur Aufzeichnung eines Farbbildes auf einem monochromen Film,

F i g. 4 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren bekannten Aufzeichnungsverfahrens,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem Interferenzstreifen projiziert werden,

F i g. 6 einen Doppelbrechungskristall, F i κ. 7 eine Seitenansicht eines einen Blaze-Winkel

aufweisenden Beugungsgitters und

Fig.8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine Kugelwelle und eine ebene Welle zur Erzeugung eines Interferenzstreifsnmusters miteinander interferieren.

Bevor die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden, soll unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 4 die Trägerfrequcnzphotographie nach

ίο den eingangs erwähnten Verfahren beschrieben werden.

Ein Blatt eines monochromen Films 3 trägt ein ein Farbbild repräsentierendes aufgezeichnetes Bild 1. Das aufgezeichnete Bild besteht aus Teilen, die unterschied-

is liehe Beugungsgitter-Strukturen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln zeigen, die den jeweiligen Farben des Farbbildes entsprechen. Zum Beispiel repräsentiert ein Teil 2i blau, ein Teil 22 grün und ein Teil 2₃ rot Auf dem dargestellten Film sind also die Information über die

ίο Form des Farbbildes und die Information über die Farben eines solchen Bildes aufgezeichnet, die von Beugungsgittern mit unterschiedlichen Neigungswinkeln geliefert werden. Halbtöne darstellende Informationen können durch Überlappen der Beugungsgitter

as aufgezeichnet werden.

In F i g. 2 ist dargestellt, wie das auf einem solchen Film 3 aufgezeichnete Bild reproduziert wird. Diese Figur zeigt ein optisches System 4 zur Bilderzeugung, parallele Lichtstrahlen 5 von einer Quelle für weißes Licht zur Bestrahlung des Films 3 und ein in der Brennebene des optischen Systems 4 angeordnetes Raumfilter 6. Die Bezugszeichen 7, bis 73 bezeichnen Spektrallinien des gebeugten Lichtes, das die auf dem Film 3 aufgezeichneten Beugungsgitter repräsentiert Farbfilter 81 bis 83 sind an den Positionen angeordnet, die den erwünschten Ordnungen des gebeugten Lichtes in den Spektren 7\ bis 7ß entsprechen. Diese Farbfilter sind rot, grün und blau. Ein Schirm 9 ist in einer zu dem Film 3 konjugierten Ebene angeordnet

Wenn der Film 3 mit den weißen Lichtstrahlen 5 bestrahlt wird, können die Beugungsgitter 2, bis 23 (Fig. 1), die den jeweiligen Typen von Farbinformationen über das Farbbild entsprechen, das jeweilige gebeugte Licht erzeugen. Dieses gebeugte Licht bildet entsprechend der Beugungsordnung Linien von Recken in der Brennebene. Jede andere als die gewünschte Ordnung des gebeugten Lichtes wird jedoch durch das Raumfilter 6 beseitigt Das gebeugte Licht wird durch die Farbfilter 81 bis 83 geführt und dadurch gefärbt Dieses gefärbte Licht erzeugt ein Farbbild auf dem Schirm 9. Weitere Einzelheiten dieses Verfahrens zur Trägerfrequenzphotographie können der US-PS 20 50 417 entnommen werden.

F i g. 3 stellt ein bereits bekanntes Verfahren

' zur Herstellung eines Films 3 dar, wie er in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Es ist ein unbelichteter monochromer Film 10 zu erkennen, der mit einem Beugungsgitter 11 in Kontakt ist Das Beugungsgitter kann vorzugsweise schwarz sein. Fig.3 zeigt ferner ein zur Projektion dienendes optisches System 13 und einen der Farbauszüge, die man durch Farbauflösen eines Farbbildes in die drei Grundfarben rot, grün und blau erhält Bei dieser Anordnung wird für jedes Bildelement 12 das Beugungsgitter U in seinem Neigungswinkel geändert, so daß die Bilder der jeweiligen Farbauszüge 12 nacheinander durch das optische System 13 projiziert und auf dem Film 10 aufgezeichnet werden. F i g. 4 stellt ein weiteres bereits bekanntes

Verfahren dar, das sich von dem nach Fig.3 unterscheidet. Das charakteristische dieses Verfahrens liegt darin, daß es einen üblichen Positivfilm ohne Farbauflösung verwendet, daß es keine Änderung des Neigungswinkels des Beugungsgitters erfordert und daß S das Beugungsgitter nicht in Kontakt mit dem monochromen Film g bracht werden muß. Die dargestellte Anordnung weist einen üblichen Positivfilm 15, ein photographisches Objektiv 16, ein Beugungsgitter 14, auf das der Positivfilm durch das Objektiv 16 projiziert wird, ein zur Projektion dienendes Objektiv 17 und den monochromen Film 10 auf. Bei dieser Anordnung wird eine Information über eine Farbe des Positivfilms 15 auf denn Film 10 aufgezeichnet, die nur die Information über das Beugungsgitter, das diese Farbe repräsentiert, beinhaltet

Bei den unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 näher erläuterten, bereits bekannten Verfahren wird ein Farbbild auf ein Beugungsgitter projiziert, das sich optisch in Kontakt mit der Oberfläche des monochromen Films befindet, wodurch ein kodierter monochromer Film erhalten wird.

Anders als diese bisher bekannten Verfahren wird der als Farbbildträger dienende Film erfindungsgemäß in engem Kontakt mit dem monochromen Film ²S gebracht und ein Muster von Interferenzstreifen auf diese Anordnung projiziert, wodurch das Farbbild auf den monochromen Film kodiert wird. Zur Erzeugung dieses Raumgitters durch Interferenz wird ein Paar von kohärenten Lichtstrahlen verwendet

In Fig.5 strahlt ein Mehrfarben-Laseroszillator 34 einen Strahl 35 aus, der durch Linsen 36 und 37 aufgeweitet wird. Der aufgeweitete Strahl wird dann auf ein Mach-Zehnder-lnterferometer gerichtet, das Strahlteiler 38, und 382 sowie Spiegel 39i und 392 aufweist Dieses Interferometer spaltet den Strahl in zwei Strahlen auf. Diese Strahlen werden dann in dem Strahlteüer 382 einander überlagert und zu dem Farbfilm 12 geleitet, der in engem Kontakt mit dem monochromen Aufzeichnungsmedium 10 angeordnet ¥> ist Eine keilförmige optische Schicht 40 ist in einen der optischen Wege im Innern des Interferometers eingeführt so daß die beiden Strahlen relativ zueinander gensigt zu dem Farbfilm 12 gelangen. Dadurch werden parallele Interferenzstreifen einer Teilung gebildet die dem Neigungswinkel entspricht Solche Interferenzstreifen bilden Interferenzstreifengitter, deren Teilungen entsprechend den Wellenlängen unterschiedlich sind Ein solches Muster oder Gitter von Interferenzstreifen erfüllt die gleiche Funktion wie ein Beugungs- gitter, so daß der Aufzeichnungsfilm 10 Farbbilder liefern kann, wenn er beispielsweise in dem in Fig.2 gezeigten optischen System zur Wiedergabe von Farbbildern eingesetzt wird. Während bei Verwendung eines Beugungsgitters verschiedene Kodes durch die Drehung des Beugungsgitters geliefert werden, wird hier die optische Schicht 40 statt des Beugungsgitters gedreht, um die Richtungen der Interferenzstreifen zu ändern, die auf den Farbfilm projiziert werden. Ferner kann ein Prisma zur Auswahl der Wellenlängen des Mehrfarben-Laseroszillators 34 gedreht werden, um die Wellenlänge des Laseroszillators 34 während der Aufzeichnung der Farbbilder auf das Aufzeichnungsmedium 10 zu ändern. In diesem Fall unterscheiden sich die Gitterstrukturen sowohl in der Teilung als auch in der Neigung. Die Interferenzstreifen werden mit bestimmten Intensitäten überall im Raum ausgebildet. Damit entfällt das Problem der Scharfeinstellung vollkommen, das bei Verfahren gelöst werden muß, bei denen eine Linse zur Abbildung des Beugungsgitters verwendet wird. Es ist also keine Einstellung der relativen Position zwischen dem Farbfilm und dem Aufzeichnungsmedium erforderlich. Die Vorrichtung zur Projektion zweier Strahlen in der Form von Interferenzstreifen ist nicht auf das beschriebene Mach-Zehnder-lnterferometer beschränkt Man kann auch einen Doppelbrechungskristall 41 (z. B. ein WoUaston-Prisma), wie er in F i g. 6 dargestellt ist oder ein einen Blaze-Winkel aufweisendes Beugungsgitter 42 verwenden, wie es in Fig.7 dargestellt ist das gebeugte Wellen nur in zwei Richtungen erzeugt.

Wie Fig.8 zeigt können auch Interferenzstreifen verwendet werden, die von einer ebenen Welle 56 und von einer von einer punktförmigen Lichtquelle 54 ausgestrahlten Kugelwelle 55 gebildet werden. Der von dem Mehrfarben-Laseroszillator 34 ausgehende Strahl wird mittels eines Strahlteilers in zwei Strahlen aufgeteilt Der eine dieser Strahlen gelangt über eine Optik zu einer die punktförmige Lichtquelle 54 darstellenden Blende, wo die Kugelwelle 55 gebildet wird. Der andere Strahl wird mittels eines Spiegels in Richtung der Anordnung aus dem Farbfilm 12 und dem Aufzeichnungsmedium 10 umgelenkt und mittels einer Anordnung aus Linsen 51 und 52 aufgeweitet wobei aus der Linse 52 die ebene Welle 56 austritt In diesem Fall wird das Licht einer Wellenlänge, mit dem eine Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsmedium 10 vorgenommen wird, an der einen einzelnen Lichtfleck darstellenden Lichtquelle 54 gesammelt indem während der Farbwiedergabe das Aufzeichnungsmedium 10 mit weißem Licht in der Richtung bestrahlt wird, die der Richtung der Kugelwelle 55 entgegengesetzt ist Deshalb kann ein dieser Wellenlänge des Lichtes entsprechendes Farbfilter in der Nähe der Lichtquelle 54 angeordnet werden, um die aufgezeichnete Farbinformation zu erhalten. Um die drei Arten von Farbinformationen, die drei Farben entsprechen, aufzuzeichnen und wiederzugeben, kann die punktförmige Lichtquelle 54 so angeordnet werden, daß ihre Position für die jeweiligen Wellenlängen des Lichtes variabel ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung von Farbbildern, bei dem die Farbinformationen in der Form von Beugungsgitterinformationen für jede Farbkomponente von einem durchsichtigen Träger, auf welchem Farbbilder aufgezeichnet sind, mittels eines Gesamtbelichtungsvorgangs auf ein monochromes Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden, dadurchgekennzeichnet, daß das monochrome Aufzeichnungsmedium in an sich bekannter Weise mit dem durchsichtigen Farbbildträger in Berührung gebracht wird und daß das monochrome Aufzeichnungsmedium mit einem Interferenzstreifengitter belichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzstreifengitter aus einem Paar von kohärenten Lichtstrahlen erzeugt wird und Änderungen der Gitterstruktur durch andere Wellenlängen des Lichtstrahlenpaares und/oder andere Gitterneigungen erzielt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine der beiden kohärenten Lichtstrahlen des Paares eine Kugelwelle darstellt

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Interferenzstreifengitters auf der Anordnung aus Farbbildträger (12) und monochromem Aufzeichnungsmedium (10) ein Vielfarben-Laseroszillator (34) und eine von diesem bestrahlte Interferenzanordnung (36 bis 40; 41; 42; 51, 52, 54 bis 56) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Interferenzanordnung ein Mach-Zehnder-Interferometer (38 bis 40) mit einer drehbaren keilförmigen optischen Schicht (40) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Interferenzanordnung ein Doppelbrechungskristall (41) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Interferenzanordnung ein einen Blaze-Winkel aufweisendes Beugungsgitter (42) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Interferenzanordnung eine Einrichtung zur Überlagerung einer von einer punktförmigen Lichtquelle (54) ausgehenden Kugelwelle (55) und einer von einer Linsenanordnung (51, 52) ausgehenden ebenen Welle (56) vorgesehen ist.