Einrichtung zur Belichtungsregelung in einem optisch-photographischen Kopiergerät
Bei der photographischen Aufnahme von Vorlagen mit optisch-photographischen Kopiergeräten, wie Photokopiergeräten oder Vergrösserungsapparaten, besteht der Wunsch nach einer stets richtigen Belichtung des photographischen Aufnahmematerials, und zwar unabhängig von den folgenden Faktoren: Art und Grösse der Vorlage, Abbildungsmasstab, Brennweite des Objektivs, Blendeneinstellung, vorgeschaltete Filter, Art und Intensität der Beleuchtung, Helligkeitsschwankungen der Beleuchtung. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich dieses Ziel erreichen; sie betrifft eine Einrichtung zur Belichtungsregelung in einem optisch-photographischen Kopiergerät mit mindestens einer in oder nahe der bildseitigen Schärfeebene angeordneten lichtempfindlichen Zelle.
Es ist bereits eine Einrichtung zur Belichtungsregelung bekannt, bei welcher eine Photozelle im Innern der Aufnahmekamera während des Belichtungsvorganges vor der Aufnahmeschicht mit gleichbleibender Geschwindigkeit hier und herbewegt wird.
Durch die Anordnung der Photozelle im Innern der Kamera unmittelbar vor der Aufnahmeschicht wird ausschliesslich das auf die Bildebene fallende Licht gemessen, und es ist auf diese Weise möglich, mit einem elektronischen Belichtungsregler bei der Bemessung der Belichtungszeit die meisten der oben angeführten Faktoren zu berücksichtigen.
Die Erzeugung einer periodischen, hier und hergehenden Bewegung der Photozelle im Innern der Kamera ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden, zumal die Bewegung zu keinerlei Erschütterungen führen darf. Diese Forderung ist besonders bei den angestrebten kurzen Belichtungszeiten nur schwer zu erfüllen, da mit Rücksicht auf die Beschattung infolge der vor der Aufnahmeschicht liegenden Photozelle die Frequenz der Hin- und Herbewegung relativ gross sein muss. Darüber hinaus wird mit einer solchen Einrichtung das auf die gesamte, von der Photozelle überstrichene Bildfläche einfallende Licht integriert, d. h., es wird ein mittlerer Grauwert gemessen, wodurch sich Feinheiten der Vorlage für die Regelung der Belichtung nicht genügend erfassen lassen.
Dieses Verfahren mag für die Reproduktion von gewöhnlichen Halbtonvorlagen angehen; es eignet sich jedoch nicht für die Wiedergabe von Strichvorlagen oder von extrem kontrastreichen Halbtonvorlagen. Eine Vorlage kann im einen Fall beispielsweise nur ein einzelnes, aus einer Vielzahl feiner Linien bestehendes Muster enthalten. In einem anderen Fall kann das gleiche Muster aber auch in vielfacher Wiederholung auf dem Blatt vorhanden sein. In beiden Fällen muss die Aufnahme mit gleicher Belichtung erfolgen, da pro Flächeneinheit ja stets das gleiche Muster abzubilden ist. Es ist nun offensichtlich, dass eine Einrichtung, welche das auftreffende Licht über die ganze Aufnahmefläche integriert, eine unterschiedliche Belichtungszeit ergeben und damit zu ungleicher Belichtung (Schwärzung des Aufnahmemate- rials) führen wird.
Es ist weiterhin eine Einrichtung dieser Art bekannt, bei welcher eine oder mehrere Photozellen im Innern der Aufnahmekamera ausserhalb des Strahlenganges und ausserhalb der bildseitigen Schärfeebene angeordnet sind und das von der Aufnahme schicht diffus reflektierte Licht erfassen. Auch hier erfolgt wegen der diffusen Reflexion des Lichtes eine Integration über die gesamte Fläche, so dass auch hier ein mittlerer Grauwert gemessen wird. Für die Bemessung der richtigen Belichtung von Strichaufnahmen sind aber in erster Linie Art und Farbe des Vorlagegrundes massgebend. Der Reflexionsfaktor verschiedener Aufnahmematerialien kann je nach Emulsion und aufgebrachter Schutzschicht, selbst bei gleichem Empfindlichkeitsgrad, verschieden sein.
Ausserdem ist bei verschieden grossen Aufnahmeformaten die reflektierte Lichtmenge verschieden. Alle diese Einflüsse müssen individuell berücksichtigt werden und führen zu einer umständlichen Arbeitsweise.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Belichtungsregelung vermeidet diese Nachteile. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die lichtempfindliche Zelle in Randnähe des aufzunehmenden Bildformates angeordnet oder auf eine solche Stelle einstellbar ist, um während der gesamten Belichtungszeit das durch das Aufnahmeobjektiv vermittelte Bild eines für die Vorlage belichtungstechnisch charakteristischen Musters aufzunehmen.
Bei optischen Kopiergeräten, welche vorwiegend mit gleichbleibendem Aufnahmeformat arbeiten, wird die Photozelle zweckmässig in einer Ecke der Aufnahmefläche fest eingebaut. Dabei ermöglichen Geräte, welche über eine Formatmarkiereinrichtung verfügen, eine besonders einfache Handhabung. Die Formatmarkiereinrichtung legt die Grösse und Lage desjenigen Ausschnittes auf der Vorlagefläche fest, welcher bei jeder beliebigen Kameraeinstellung jeweils auf dem Aufnahmeformat abgebildet wird. Es ist dann lediglich erforderlich, dass sich an der der bildseitigen Lage der Photozelle entsprechenden Ecke der Vorlagefläche ein in belichtungstechnischer Hinsicht charakteristisches Muster der Vorlage befindet. Normalerweise sind die Vorlagen nicht bis ganz an den Rand bedruckt, so dass unmittelbar der Vorlagegrund zur Lichtmessung benützt werden kann. Wo dies nicht möglich ist, z.
B. wegen eines bis an den Rand der Vorlage reichenden Druckes, oder bei der Aufnahme eines Ausschnittes aus einer Vorlage, wird an der betreffenden Stelle ein dem Vorlagegrund entsprechendes kleines Musterstück aufgelegt.
Das in Reprokameras benützte Aufnahmeformat ist meist sehr unterschiedlich, weshalb hier die Photozelle mit Vorteil einstellbar vor der Aufnahmeebene angeordnet wird. Auf diese Weise lässt sie sich im Zuge der Kameraeinstellung anhand des Mattscheibenbildes auf eine innerhalb oder ausserhalb des Bildes in Randnähe liegende, in belichtungstechnischer Hinsicht charakteristische Stelle der Vorlage oder auf ein entsprechendes Vergleichsmuster einrichten.
Die Anordnung am Rand des Bildformates ist insbesondere wegen der sehr geringen Abmessungen der verwendeten Photozellen (Photohalbleiter) äusserst einfach. Beispielsweise beträgt die Grösse der aktiven Fläche einer solchen Zelle ungefähr 1 x 1 mm2. Dadurch wird sehr wenig Raum in Anspruch genommen und es ist möglich, die Einrichtung auch in bestehenden Konstruktionen und Geräten ohne nennenswerte änderungen zu verwenden. Die von einer innerhalb des Bildrandes angeordneten Zelle verursachte Abdeckung auf dem Bild stört wegen der geringfügigen Ausdehnung im allgemeinen nicht, zumal die Kopien meist nicht bis ganz an den Bildrand ausgenützt werden.
Die Photozelle ist Glied einer nicht näher erläuterten elektronischen Schaltung, welche die auf die aktive Fläche des Photohalbleiters fallende Lichtmenge zu messen gestattet und mit welcher beim Erreichen der richtigen Belichtung in bekannter Art ein Kriterium zur Beendigung des Belichtungsvorganges gegeben werden kann.
In der nachfolgenden Beschreibung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung veran schaulichen:
Fig. 1 ein optisch-photographisches Kopiergerät in Seitenansicht;
Fig. 2 einen Photohalbleiter in perspektivischer Ansicht;
Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Photohalbleiters;
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Strahlenganges im Kopiergerät nach Fig. 1;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Reprokamera;
Fig. 6 die Aufsicht auf das Innere des Reprokamerakastens in Richtung des Pfeiles A in Fig. 5;
Fig. 7 einen horizontalen Schnitt durch den Kamerakasten nach der Linie VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 einen vergrösserten Ausschnitt der linken Ecke des Kamerakastens nach Fig. 7 mit einer weiteren Ausführungsvariante;
Fig. 9 eine Anordnung des Photohalbleiters mit einem Lichtleitstab.
Das optische Photokopiergerät gemäss Fig. 1 weist einen Ständer 1 mit einem in der Höhe verstellbaren Vorlagetisch 2 auf, dessen Oberseite in der Gegenstandsebene G liegt. Über dem Vorlagetisch und seitlich davon ist eine Beleuchtungsvorrichtung 3 angeordnet. Der Ständer 1 trägt eine Aufnahme kassette 4, in welcher sich in der Bildebene B das lichtempfindliche Aufnahmematerial befindet. Das Objektiv 5 ist zusammen mit dem Spiegelträger 6 in Führungsschienen 7 verschiebbar angeordnet, derart, dass der Kameraauszug (Abstand des Objektivs von der Bildebene) beliebig eingestellt werden kann.
Für scharfe Abbildung muss dieser Abstand dem bekann ten optischen Abbildungsgesetz b + t ent- g f sprechen, wobei b die Bildweite (Kameraauszug), g die Gegenstandsweite (Abstand des Objektivs von der Gegenstandsebene G) und f die Brennweite des Objektivs bedeuten. Der optische Strahlengang verläuft von der Vorlage in der Gegenstandsebene G über einen Umlenkspiegel 8 durch das Objektiv 5 zur Bildebene B. In der Aufnahmekassette 4 ist am Rand des Aufnahmeformates die Photozelle 11 fest eingebaut.
In Fig. 2 ist eine Photozelle abgebildet, wie sie für die erfindungsgemässe Ausführung mit Vorteil verwendet wird. In einem zylindrischen Glaskörper 12 mit dem Bodenstück 13 sind zwei als Stromzuführung und Halbleiterträger diendende Elektroden 14 und 15 gasdicht eingeschmolzen. Am vordern Ende der beiden Elektroden ist das aktive Element, der Photohalbleiter 16, befestigt. Seine lichtempfindliche Fläche hat eine Ausdehnung in der Grössenordnung von etwa 1 X 1 mm2 und liegt parallel zur Achse des Glaskörpers, so dass sie für Lichtstrahlen, die in der angedeuteten Pfeilrichtung L einfallen, die maximale Empfindlichkeit besitzt. Eine andere Ausführungsform der Photozelle ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser ist der Photohalbleiter so angeordnet, dass seine aktive Fläche für in Achsenrichtung einfallendes Licht die grösste Empfindlichkeit aufweist.
In Fig. 4 ist der optische Strahlengang des Kopiergerätes gemäss Fig. 1 schematisch dargestellt.
Das Gerät ist für eine bestimmte, meist gleich bleibende Grösse des Aufnahmeformates gebaut. Die untern und obern Begrenzungspunkte des Aufnahmeformates sind mit B1 und B2 bezeichnet. Am Rand des Formates ist eine Photozelle gemäss Fig. 3 so eingebaut, dass sich die lichtempfindliche Fläche des Halbleiters in der Bildebene B befindet und dass die Achse des Glaskörpers senkrecht zur Bildebene liegt.
B3 und B2 sind die äusseren Begrenzungspunkte des auf den Photohalbleiter treffenden Strahlenbündels.
Den Punkten B1 und B2 entsprechen in der Gegenstandsebene G die Punkte Gl und G2, welche die Begrenzung desjenigen Ausschnittes der Vorlage bedeuten, welcher vermittelst des Objektivs 5 auf die Aufnahmegrösse B1-B2 abgebildet wird. Die Punkte G3 und G2 bezeichnen jene Stelle in der Vorlageebene, welche auf dem Photohalbleiter scharf abgebildet wird. Sofern sich an diesem Ort eine belichtungstechnisch charakteristische Stelle der Vorlage befindet, genügt es nun, die an sich bekannte elektronische Mess-Schaltung, an welche der Photohalbleiter angeschlossen ist und welche das zeitliche Integral der auf den Halbleiter fallenden Lichtmenge zu bilden vermag, auf die Lichtempfindlichkeit des verwendeten photographischen Aufnahmematerials einzustellen.
Bei der Aufnahme wird hierauf der Belichtungsvorgang beim Erreichen der richtigen Belichtung durch das von der Schaltung erzeugte Signal selbsttätig beendigt. Falls der Vorlagegrund an der erwähnten Stelle nicht den belichtungstechnischen Erfordernissen entspricht, beispielsweise wegen eines Aufdrukkes, wird man ein dem Vorlagegrund entsprechendes Musterstück auflegen.
Eine weitere Anwendung der Erfindung in einer Reprokamera ist in Fig. 5 gezeigt. In dieser bedeutet 17 das Bett der Reprokamera, auf welchem der Vorlagehalter 18, der Objektivträger 19 sowie der Kamerakasten 20 seitlich verschiebbar aufgesetzt sind. Im Kamerakasten befindet sich unmittelbar vor der Bildebene B eine Photozelle 10 von der in Fig. 2 darge stellten Bauart, welche in diesem Falle nicht fest, sondern verstellbar eingebaut ist, beispielsweise in der in Fig. 6 skizzierten Art. Die Zelle 10 ist an einem Halter 21 befestigt, welcher auf einer Führungsschiene 22 in der Höhe verschiebbar geführt ist und in jeder beliebigen Lage durch nicht dargestellte Mittel arretiert werden kann. Die Führungsschiene 22 ihrerseits ist im Kamerakasten 20 seitlich verschiebbar gelagert und kann ebenfalls in jeder beliebigen Stellung fixiert werden.
Auf diese Weise ist es möglich, die Zelle 10 in jede gewünschte Lage innerhalb der gesamten Aufnahmefläche zu bringen, z. B. an die linke obere Ecke des eingestellten Aufnahmeformates. Ein flexibles dünnes Strornzufühuungskabel 24 vermittelt die Verbindung der Zelle 10 mit der elektronischen Schaltung. In Fig. 7 ist ein Schnitt durch den Kamerakasten nach der Linie VII-VII in Fig. 6 dargestellt, welcher zeigt, dass sich in diesem Falle die Zelle ausserhalb des Strahlenganges der eigentlichen Aufnahme befindet. Das für die Belichtung charakteristische Vorlagemuster befindet sich demzufolge ebenfalls ausserhalb des abzubildenden Vorlageformates.
Durch Betrachtung des Bildes auf der Mattscheibe 27 kann die Lage der Abbildung des Vorlagemusters einfach festgestellt und die Zelle 10 wegen deren Einstellbarkeit mit Leichtigkeit auf diese Stelle eingerichtet werden. Das Verstellen der Zelle ist beispielsweise von aussen her durch Bedienung von zwei am Kamerakasten angebrachten Einstellknöpfen 25, 26 (Fig. 6) möglich. Deren Drehung wird in bekannter Art zum Beispiel mit einem (nicht dargestellten) Seilzug auf die Verstellorgane der Zelle übertragen.
Die beschriebene Einrichtung lässt sich mit Vorteil auch dazu verwenden, die Gleichmässigkeit der Beleuchtung über die gesamte Aufnahmefläche zu prüfen. Die elektronische Schaltung ist in diesem Falle mit einem Messinstrument zu versehen, welches die Grösse der auf die Zelle fallenden Lichtmenge anzeigt. Diese Möglichkeit ist besonders darum wertvoll, weil sich bei Aufnahmematerial sehr steiler Gradation Ungleichmässigkeiten störend bemerkbar machen können. Es genügt nämlich nicht, dass die gesamte Vorlagefläche gleichmässig beleuchtet ist, um gleichmässige Schwärzung der Aufnahme zu erzeugen. Wegen des längeren Lichtweges und der schrägen Einfallsrichtung der äussern Lichtstrahlen müssen die äussern Partien der Vorlage stärker beleuchtet werden als die Mittelpartien.
Nur unter dieser Voraussetzung ist die Beleuchtungsstärke an jeder Stelle der Bildebene gleich und ergibt gleichmässige Schwärzung. Mit der durch die verstellbare Photozelle gegebenen Messmöglichkeit lässt sich die Lage der Beleuchtungskörper gegenüber der Vorlage bei jeder beliebigen Kameraeinstellung auf einfache Weise so einstellen, dass die Beleuchtungsstärke auf der Bildebene gleichmässig ist.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, befindet sich die Photozelle 10 etwas vor der Aufnahmefläche, sie liegt also nicht genau in der Bildebene B. Der aus dieser kleinen Differenz resultierende geringe Abbildungsfehler spielt jedoch bei den relativ grossen Brennweiten der in Reprokameras verwendeten Objektive keine Rolle und hat keinerlei Einfluss. Wenn jedoch vor der Aufnahmefläche noch ein Glasraster liegt, mag es zweckmässig sein, die auf die Photozelle ent fallenden Lichtstrahlen gemäss Fig. 8 durch einen kleinen, vor dem Glasraster 28 liegenden Spiegel 29 umzulenken. Auf diese Weise ist es möglich, die Photozelle in dem der Schärfebedingung genau entsprechenden Abstand anzuordnen. Der Abstand d' (Länge des Lichtweges vom Spiegel bis zum Halbleiter) ist gleich dem Abstand d (Distanz Spiegel-Bildebene) zu wählen. Der Spiegel 29 wird vorteilhaft ebenfalls am Halter 21 befestigt.
Bei dieser Anordnung muss die Photozelle gegen einfallendes Streulicht, welches von der Aufnahmeschicht diffus reflektiert wird, geschützt sein, damit keine fehlerhafte Lichtmessung und damit ungenügende Belichtung erfolgt. Unter Umständen kann es bei einer anderen Anordnung der Photozelle nötig sein, einen weiteren Umlenkspiegel vorzusehen.
Bei einer Anordnung der Messtelle innerhalb des Bildformates wird durch die lichtempfindliche Zelle ein kleiner Teil des Bildes abgedeckt. Wegen der geringen Grösse der Zelle und deren Anordnung in Randnähe spielt dies im allgemeinen keine Rolle. Um die abgedeckte Fläche jedoch so klein als möglich zu halten, wird die Zelle mit Vorteil ausserhalb des Bildformates angeordnet und ihr das Licht über einen Lichtleitstab zugeleitet, wie dies in Fig. 9 angedeutet ist. Der beispielsweise aus organischem Glas bestehende Lichtleitstab 30 vermag das auf seine Eintrittsfläche 31 fallende Licht dank der Totalreflexion praktisch verlustfrei an die Austrittsfläche 32 zu leiten, von wo es auf die aktive Fläche 16 des Photohalbleiters 11 fällt.
Der Querschnitt des Lichtleitstabes muss nicht grösser sein als die aktive Fläche, d. h. ca. 1 xl mm2, so dass die von ihm auf dem Bild abgedeckte Fläche ein Minimum wird.
Eine in beschriebener Art direkt im Strahlengang des Aufnahmeobjektivs angeordnete Photozelle eignet sich vornehmlich zur Belichtungsregelung bei Aufnahmen von Strichvorlagen. Es ist ohne weiteres möglich, ausser dieser Zelle eine weitere Photozelle in bekannter Art im Kamerainnern so anzuordnen, dass sie das von der Aufnahmeschicht diffus reflektung mittels eines Schalters wahlweise mit der einen tierte Licht aufnimmt, und die elektronische Schaloder andern Photozelle zusammenzuschalten. Eine derart ergänzte Einrichtung lässt sich auch zur Belichtungsregelung bei der Aufnahme von ausgesprochenen Halbtonaufnahmen verwenden.