DE3346712C2

DE3346712C2 -

Info

Publication number: DE3346712C2
Application number: DE3346712A
Authority: DE
Inventors: Birger S. 6000 Frankfurt De Boldt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1992-09-24
Also published as: DE3346712A1; JPS61500873A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zur Farbsynthese durch optische Mischung mehrerer Farben und Variation der relativen Intensität mindestens einer der Farben zum Zwecke der Erzeugung einer Vielzahl von über den Spektralbereich verteilten Farbtönen.

Unter dem Ausdruck "optische Mischung" werden solche nicht körperlichen Farbmischungen verstanden, bei denen trans parente Filter in Strahlengängen von Lichtquellen ange ordnet und die farbigen Lichtstrahlen durch Überlagerung in eine Wechselwirkung zueinander gebracht werden. Hierbei können in ein und demselben Strahlengang mehrere Filter hintereinander geschaltet werden (sogenannte subtraktive Farbenmischung), oder aber auch die durch einzelne Filter hindurchgehenden Lichtstrahlen werden auf eine mindestens teilweise gemeinsame Fläche projiziert (sogenannte additive Farbenmischung). Einzelheiten dieser Farben lehre sind Gegenstand von Physiklehrbüchern, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt. Zur "optischen Mischung" gehören auch kombinierte Misch verfahren, d. h. subtraktive und additive Farbmischungen können auf Teilstrecken des Strahlenganges nacheinander oder auch in Teilbereichen des Querschnitts des Strahlenganges nebeneinander erfolgen, worauf weiter unten noch näher eingegangen wird.

Bei der bisherigen Farbenlehre hat man stets drei Grund farben verwendet und wahlweise in Wechselwirkung zueinander gebracht. Hierbei werden regelmäßig die Grundfarben Blau, Gelb und Rot verwendet. (Buch von Gerritsen "Farbe", 1975, Otto Maier Verlag Ravensburg). Die technische An wendung der Drei-Farben-Theorie ist jedoch aufwendig und bedingt jeweils drei getrennte Systeme zur Steuerung der örtlichen Verteilung der Farbanteile einschließlich ihrer relativen Intensität (Farbsättigung). Dies gilt für optische Systeme (z. B. Farbfernseher) ebenso wie für Druckverfahren, wobei bei Druckverfahren im allgemeinen noch zusätzlich die Farbe Schwarz verwendet wird, um dem sogenannten Vergrauungseffekt entgegenzu wirken.

Man hat auch bereits versucht, mit zwei Strahlengängen bzw. zwei verschiedenen Filtern, von denen aber nur eines ein Farbfilter ist, die Farbcharakteristik projizierter Bilder zu beeinflussen, die in dem einen Strahlengang angeordnet sind. Mittels des zweiten Strahlengangs wird dann ein farbiges Umfeld projiziert, ein sogenanntes "Antidiapositiv", wodurch die subjektive Farbwahrnehmung verändert wird (DE-OS 16 22 975). Abgesehen davon, daß hierbei Vorgänge im menschlichen Auge bzw. Gehirn eine fundamentale Rolle spielen, lassen sich mit einem solchen Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung auch nicht wesentliche Teile des Farb spektrums wiedergeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs beschriebenen Verfahren zur Farbsynthese den Aufwand erheblich zu verringern und dennoch eine Vielzahl von über den Spektralbereich verteilten Farb tönen zu erzeugen. Hierbei soll auf subjektive Einflüsse wie Umfeld und gleichzeitig projizierte Kontrast- oder Komplementärfarben verzichtet werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß durch die dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 entnehmbaren Maßnahmen.

Durch die dem Anspruch 1 entnehmbaren Angaben, die ihre Stütze in den Diagrammen gemäß den Fig. 1 und 2 finden, werden Farbstoffe mit ganz bestimmter spektraler Charakteristik definiert, die entweder in gelöster Form oder in Form ultrafeiner Pigmente, die keine nennenswerte Lichtdiffusion verur sachen, in einem transparenten Bindemittel auf einen Filterträger aufgetragen werden. Es ist gleichfalls möglich, derartige Farbstoffe auch in homogener bzw. quasi homogener Verteilung in einem Filterträger unterzubringen, wie dies bei in der Masse eingefärbten Kunststoff-Folien oder Gläsern der Fall ist.

Als beispielhaft kommen für den genannten Zweck in Frage: "Rotviolett" Ein Rotviolett aus der Gruppe der Chinachridon farbstoffe; Hostasol-Rot 5B, ein Fluoreszenzfarbstoff der Firma Höchst AG mit der Bezeichnung 19809 EFBK 305; "Grün": Chromoxidhydrat - Speziell das Chromoxidhydrat, auch als Chromoxidgrün bezeichnet ist durch die Norm DIN 6164 festgelegt und hat die chemische Formel Cr₂0 (OH)₄.

Es wurde nämlich überraschend festgestellt, daß man nur mit den spezifizierten Farben das gesamte Spektrum bestreichen kann, wenn man die Farben subtraktiv und/oder additiv auf optischem Wege mischt. So werden beispielsweise auf subtraktivem Wege die Farben Rotviolett, Blau, Blauviolett bis Grün und Gelbgrün erzeugt, während auf additivem Wege die Farben Weiß, Gelb, Cyan und Magenta erzeugt werden können.

Sofern man Farben verwendet, die merklich abseits der angegebenen spektralen Charakteristik liegen, tritt der erfindungsgemäße Effekt nicht mehr ein, so zeigt beispielsweise ein Versuch einer subtraktiven Farben mischung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Rotviolettfilters mit einer Grünfolie, die nicht der spektralen Spezifikation entspricht, nur ein schmutziges Braun, während die Verwendung eines Filters mit dem gleichfalls erfindungsgemäßen Grün subtraktiv zu einem leuchtenden Blau führt. Andererseits zeigt eine subtraktive Farbenmischung eines Grünfilters, das der spektralen Spezifikation entspricht (Kurven G2a-G2c in Fig. 2) und aus einer anderen Fernseh-Stereobrille stammt in Kombination mit seiner Partnerfolie (Rot) Schwarz, d. h. absolute Undurchlässigkeit, was ausschließlich dem Zwecke der Stereobrille entspricht.

Die erfindungsgemäß durch Farbfilter erzeugten Farben eignen sich zum Bildaufbau innerhalb eines begrenzten Bildfeldes und zwar durch örtlich unterschiedliche Mischung mehrerer Farben und örtliche Variation der relativen Intensität bzw. Sättigung mindestens einer der beiden Farben.

Dies kann mit besonderem Vorteil in der Weise bewirkt werden, daß man einen Lichtstrahl nacheinander durch zwei Filter mit den Farben "Rotviolett" und "Grün" leitet, welche Filter sich mindestens in Teilbereichen des Bildfeldes überlappen, und daß man die aus den Filtern austretenden farbigen Lichtstrahlen auf einer gemein samen Projektionsfläche unter additiver Farbmischung auffängt.

Dieses "nacheinander" kann sowohl durch Reihenschaltung zweier Filter am gleichen Ort (sogenannte subtraktive Farbenmischung) erfolgen, als auch zeitlich nacheinander, indem man den Lichtstrahl durch Querablenkung über eine entsprechende Filterkombination führt, und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, daß das menschliche Auge die wiedervereinigten Lichtimpulse als additive Farbmischung wahrnimmt. Hierbei wird planmäßig der Effekt ausgenutzt, daß auch die Projektion farbiger Lichtstrahlen auf unmittelbar benachbarte Flächen für das menschliche Auge eine additive Farbmischung darstellt, wenn nur die einzelnen Farbpunkte genügend dicht beiein anderliegen und im Verhältnis zum Betrachtungsabstand genügend klein sind. Dieser Effekt findet beispielsweise bei den Bildröhren von Farbfernsehern eine weitver breitete Anwendung.

Es ist dabei besonders zweckmäßig, wenn man im Bildfeld in regelmäßiger Verteilung und in gleichsinniger Aus richtung eine Vielzahl gleicher Filtergruppen anordnet, und diese Filtergruppen mit dem Lichtstrahl in schneller Folge abtastet.

Dabei wird das Bildfeld in eine außerordentlich große Anzahl von Filtergruppen sehr kleiner Abmessungen unter teilt, so daß ein Bildaufbau mit genügender Detail schärfe möglich ist. Die Abtastung erfolgt dabei mit einem periodisch ausgelenkten Lichtstrahl, wobei die Ablenkfrequenz mindestens 25 Hz betragen sollte, um ein flimmerfreies Bild zu erhalten. Wie noch anhand der Detailbeschreibung näher erläutert werden wird, ist der Weg des Lichtstrahls relativ zu der örtlich unterschiedlichen Filtercharakteristik maßgebend für den entstehenden Farbeindruck einschließlich Farbinten sität, Kontrast und Helligkeit.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn man den Licht strahl über die Trennfugen unmittelbarbenachbarter Filter bzw. Filtergruppen oszillieren läßt und den Farbton des aus den Filtergruppen austretenden Licht strahls durch unterschiedliche relative Verweilzeiten des Lichtstrahls in den einzelnen Filtern bzw. Filter gruppen beeinflußt.

Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung des Farbtons ergibt sich dann, wenn der aus den Filtergruppen austretende Lichtstrahl durch Veränderung des Strahlquerschnitts im Verhältnis zu den Filterabmessungen quer zum Lichtstrahl verändert wird. Der Strahlquerschnitt läßt sich in verhältnismäßig einfacher Weise durch den Fokussierungszustand des Lichtstrahls oder durch Masken bzw. Blenden beeinflussen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend näher beschriebenen Verfahrens in Verbindung mit einer Lichtquelle für die Aussendung eines gebündelten Lichtstrahls und der Verwendung je eines erfindungsgemäßen Farbfilters. Eine solche Vorrichtung ist gemäß der weiteren Er findung dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter entweder als komplementäre Stufenfilter oder als komplementäre Verlauffilter ausgebildet sind. Der Ausdruck "komplementär" bedeutet dabei, daß sich die beiden Filter räumlich so ergänzen, daß ihre gemeinsame Hüllfläche einen Quader darstellt.

Ein Bildschirm kann dabei in der Weise aufgebaut sein, daß eine Vielzahl derartiger Filtergruppen leisten förmig ausgebildet und in einer Zeilenanordnung hinter einer Projektionsfläche angebracht ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen standes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung eignen sich für eine Vielzahl von Farbverfahren wie beispiels weise: Bildträgerverfahren, Bildaufnahmeverfahren, Bildübertragungsverfahren, Bildfunkverfahren, Bildempfangs verfahren, Vervielfältigungsverfahren einschließlich Kopierverfahren, Projektionsverfahren, Bildumsetzverfahren sowie für die elektronische und elektromechanische Farb analyse.

Claims

1. Verfahren zur Farbsynthese durch optische Mischung mehrerer Farben und Variation der relativen Inten sität mindestens einer der Farben zum Zwecke der Erzeugung einer Vielzahl von über den Spektralbe reich verteilten Farbtönen, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich zwei Arten von Farbfiltern verwendet werden, von denen die eine ("Rotviolett") im Spektralbereich zwischen etwa 300 und 580 nm ein Intensitäts- bzw. Transmissions-Maximum zwischen 370 und 460 nm und ein Minimum zwischen 540 und 580 nm aufweist, von welchem Minimum ausgehend die Transmissionskurve zunächst steil bis zu etwa 620 nm auf einen Wert in der Größenordnung des Maximums und von hier aus konti nuierlich weniger steil in den infraroten Bereich oberhalb etwa 780 nm ansteigt, und von denen die andere ("Grün") im Spektralbereich zwischen etwa 300 und 660 nm ein Transmissionsmaximum zwischen 520 und 560 nm und ein Minimum zwischen 640 und 670 nm aufweist, von welchem Minimum ausgehend die Transmissionskurve im wesentlichen kontinuierlich auf einen Transmissions wert ansteigt, der bei 750 bis 770 nm etwa im Bereich des Maximums liegt, und daß die jeweils gewünschte Farbe durch subtraktive bzw. additive bzw. subtraktive und additive Mischung erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Bildaufbau innerhalb eines begrenzten Bildfeldes, gekennzeichnet durch örtlich unterschiedliche Mischung mehrerer Farben und örtliche Variation der relativen Intensität ("Sättigung") mindestens einer der beiden Farben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Lichtstrahl nacheinander durch zwei Filter mit den Farben "Rotviolett" und "Grün" leitet, welche Filter sich mindestens in Teil bereichen des Bildfeldes überlappen, und daß man die aus den Filtern austretenden farbigen Lichtstrahlen auf einer gemeinsamen Projektions fläche unter additiver Farbmischung auffängt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man im Bildfeld in regelmäßiger Verteilung und in gleichsinniger Ausrichtung eine Vielzahl gleicher Filtergruppen anordnet und diese Filter gruppen mit dem Lichtstrahl in schneller Folge ab tastet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lichtstrahl über die Trennfugen unmittel bar benachbarter Filter bzw. Filtergruppen oszillieren läßt und den Farbton des aus den Filtergruppen aus tretenden Lichtstrahls durch unterschiedliche relative Verweilzeiten des Lichtstrahls in den einzelnen Filtern bzw. Filtergruppen beeinflußt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Farbton des aus den Filtergruppen aus tretenden Lichtstrahls durch Veränderung des Strahl querschnitts im Verhältnis zu den Filterabmessungen quer zum Lichtstrahl beeinflußt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch

a) zwei Lichtquellen (1, 2) für die Aussendung je eines optisch breitbandigen gebündelten Lichtstrahls (6, 7), wobei in der Nähe der einen Lichtquelle (1) ein erstes Grünfilter (G₁) und in der Nähe der zweiten Lichtquelle (2) ein erstes Rotviolettfilter (R₁) angeordnet ist und die farbigen Strahlenbündel auf eine mindestens teilweise gemeinsame Fläche (8) ausgerichtet sind,
b) zwei in dieser gemeinsamen Fläche (8) in enger Nachbarschaft zueinander angeordnete begrenzte Öffnungen (10, 11), in denen je ein zweites Grünfilter (G₂) und ein zweites Rotviolettfilter (R₂) angeordnet ist, wobei das zweite Grünfilter (G₂) auf der Seite der Lichtquelle (1) mit dem ersten Grünfilter (G₁) und das zweite Rotviolett filter (R₂) auf der Seite der Lichtquelle (2) mit dem ersten Rotviolettfilter (R₁) ange ordnet ist,
c) die beiden Strahlenbündel (6, 7) sich im Bereich des zweiten Rotviolettfilters (R₂) ganzflächig und im Bereich des zweiten Grünfilters (G₂) auf etwa der halben, dem zweiten Rotviolettfilter (R₂) zu gewandten Seite überschneiden und durch
d) eine zur gemeinsamen Fläche (8) etwa parallele im Abstand "d" angeordnete Projektionsfläche (13), wobei dieser Abstand "d" so gewählt ist, daß die aus den zweiten Filtern (G₂, R₂) austretenden farbigen Lichtstrahlen sich teilweise über schneiden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die optischen Dichten des ersten zum zweiten Grünfilter mindestens wie 2 : 1 und die optischen Dichten des ersten zum zweiten Rotviolett filter höchstens wie 1 : 6 verhalten.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 zur Erzeugung eines Mischlichts aus den Farben "Grün" und "Rotviolett" zur Verwendung als Korrektureinrichtung in der Farbprojektion, gekenn zeichnet durch je ein in einer gemeinsamen Halterung (14) nebeneinander angeordnetes Grünfilter (G) und Rotviolettfilter (R), die mittels der Halterung graduell nach Maßgabe der gewünschten Farbanteile im Mischlicht durch den Strahlengang (15) einer Lichtquelle bewegbar sind.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 in Verbindung mit einer Lichtquelle für die Aussendung eines optisch breitbandigen gebündelten Lichtstrahls und der Verwendung von Farbfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter als komplementäre Stufenfilter (16, 17) ausgebildet sind (Fig. 5).

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 in Verbindung mit einer Lichtquelle für die Aussendung eines optisch breitbändigen gebündelten Lichtstrahls und der Verwendung von Farbfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter als komplementäre Verlauffilter (19, 20/23, 24/26, 27) ausgebildet sind (Fig. 6, 7, 8).

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter (16, 17) L-förmig ausgebildet und derart komplementär zusammengesetzt sind, daß die gemeinsame Hüllfläche einen Quader darstellt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter (19, 20) keilförmig ausgebildet und derart komplementär zusammengesetzt sind, daß die gemeinsame Hüllfläche einen Quader darstellt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl derartiger Filtergruppen leistenförmig ausgebildet und in einer Zeilenanordnung (30, 31) hinter einer Projektionsfläche (13) angebracht sind.