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Photographisches Kopiergerät mit' Belichtungssteuerung Es sind bereits
Kopiergeräte sowohl für schwarzweiße als auch farbige photographische Bilder bekannt,
bei denen die, richtige Belichtungszeit autoinatisch dadurch eingestellt wird, daß
die Intensität des durch die Vorlage (Negativ usw.) hindurchtretenden Lichtstromes
mittels eines lichtempfindlichen Eleinentes, z. B. einer Photözelle, gemessen wird.
Die Photozelle betätigt über eine integrierende Kondensatorschaltung ein Relais,
welches nach Erreichen der erforderlichen Belichtung die Lichtquelle abschaltet.
Die Photozelle soll dabei die Transparenz über die gesamte Fläche der Vorlage oder
eines im voraus. gewählten bildwichtigen Teiles erfassen und muß also den gesamten
durch die Vorlage bzw. den gewählten Bildteil hindurchtretenden Lichtstrom messen.
Zu diesem Zweck werden verschiedene Prinzipien angewendet.
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Es sind Geräte bekanntgeworden, bei denen die Photozelle bezüglich
der Lichtquelle hinter dem zu belichtenden photographischen Material in einem Gehäuse
untergebracht ist, welches nach Art einer Ulbrichtschen Kugel den Mittelwert des
durchtretenden Lichtes bildet. Anordnuncen dieser Art haben den Nachteil, vor allem
bei der Herstellung farbiger Kopien, daß die nicht genau definierte Dicke und Farbe
der Unterlage des lichtempfindlichen Materials, z. B. barytiertes Papier, die Messung
verfälschen und daß ein sehr großer Lichtverlust auftritt.
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Es ist ferner bekannt, das von dein lichtempfindlichen Material reflektierte
Streulicht zu messen oder in den Strahlengang halbdurchlässige Spiegel einzuschalten,
um einen Teil des Lichtes auf die Photozell:e zu richten. Die letztgenannte Methode
besitzt den Vorteil, der von der Beschaffenheit des Kopiermaterials unabhängigen
Lichtmessung. Nachteilig ist jedoch, daß nur ein Bruchteil des zur Belichtung des
Kopiermaterials verwendeten Lichts, auf die Photozelle gelangt, d. h. der
auf die Photozelle gelangende Lichtstrom stets sehr niedrig ist. Es müssen
daher hochempfindliche Zellen, insbesondere Photomultiplier, eingesetzt werden.
Diese sind kostspielig und tedingen außerdem einen erhöhten schaltungstechnischen
Aufwand. Zudem werden die Messungen gleichstrommäßig ausgeführt, wodurch die Schaltungen
auch in bezug auf ihre Stabilität hohen Anforderungen genügen ihüssen.
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Die Erfindung betrifft ein photographisches Kopiergerät, bei welchem
die Belichtung mittels einer Meß- bzw. Regelschaltung stenerbär ist, die
an ein lichtempfindliches Element angesChlossen ist, welches einen Teil des durch
die Xopiervorlage hindurchtretenden Lichts empfängt. Hierbei werden die zuletzt
diskutierten Nachteile der bisher bekannten Geräte dies-er Art dadurch vermieden,
daß sich im Belichtungsstrahlengang zwischen Vorlage und lichtempfindlichem Material
mindestens ein beweglicher Spiegel befindet, welcher periodisch in den Strahlengang
eintaucht und während dieser Zeiti die weniger als die Hälfte der Gesamtperiodendauer
ausmacht, das Kopierlicht gegen das lichtempfindliche Element richtet, wobei die
Meß- und kegelschaltung wechselstrommäßig ausgelegt ist und somit in dieser Schaltung
die vom lichtempfindlichen Element erzeugten elektrischen Signalimpulse (Wechselstromsignal)
direkt verwertbar sind.
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Die Vorteile der,erfindungsgemäßen Lichtineßeinrichtung gegenüber
den bekannten, einen teildurchlässigen Spiegel verwendenden bzw. das Streulicht
messenden Geräten sind offensichtlich: Das während des eigentlichen Meßvorganges
auf die Photozelle fallende Meßlicht ist um ein Mehrfaches intensiver, was die Verwendung
von relativ unempfindlichen und damit billigeren Photozellen erlaubt; die Einführung
einer Wechselkomponente erlaubt die Benutzung von nicht gleichstromstabilisierten
Meßzellen, z. B. Photowiderständeri an Stelle von Photovervielfachern, sowie die
wechselstrommäßige Auslegung der zur Auswertung benötigten Schaltkreise, z. B. die
Verwendung von Wechselstrom- statt Gleichstroniverstärkern und die Verwendung einer
Spitzenpegel-
statt einer Mittelwertsmeßschaltung. Waren die ständig im Kopierstrahlengang befindlichen
teildurchlässigen Spiegel bisher oft die Ursache optischer Verzerrungen sowie starke
Staubfänger, so fällt bei der erfindungsgemäßen Anordnuno, das Kopierlicht in den
Kopierzeiten direkt auf das photoempfindliche Material, wobei die rotierenden bzw.
oszillierenden-Spiegel relativ staubfrei gehalten werden können.
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In der kinematographischen Aufnahmetechnik ist es bekannt, das durch
das AufnahmeAjektiv einfallende Licht zeitweili- auf den zu belichtenden photographischen
Film und zeitweilig, zumeist für die Dauer des Filmtransportes, auf die zu Meßzwecken
verwendete Photozelle zu werfen. Die meisten *hnaufnahmekameras verwenden hierzu
objektivseitig yerspiegelte Verschlußscheiben, welche bei Abdeckung des zu transportierenden
photographischen Filmesdas einfallende Licht kurzzeitig auf die Photozelle werfen.
Die daraus resultierende intermittierende Lichtmessung ist in der kinematographischen
Aufnahmetechnik schon deshalb notwendig, weil hier, im Unterschied etwa zur photographischen
Kopiertechnik, die Lichtmengen relativ begrenzt und die Belichtungszeiten für jede
Aufnahmegeschwindigkeit zudem konstant sind. Zur Wahrung eines optimalen Belichtungsspielraumes
müssen deshalb weitere Lichtverluste, etwa in Form von halbdurchlässigen Spiegeln,
vermieden werden. Obwohl sich bei Kinoaufnahmekameras somit die intermittierende
Lichtniessung geradezu aufdrängt, müssen anderseits einige schwerwiegende Nachteile
in Kauf genommen werden, welche mit der Tatsache zusammenhängen, daß als
Resultat der intermittierenden Lichtmessung nun nicht mehr eine Gleich-, sondern
eine Wechselkomponente am Ausgang der Meßschaltung erscheint, die, zur weiteren
Verarbeitung, z. B. zur optischen Anzeige oder zur Regelung der Blendenöffnung der
Kamera, zunächst gleichgerichtet wird. Dies gibt vor allem dann zu Schwierigkeiten
Anlaß, wenn an der Aufnahmekamera verschiedene Gangzahlen bzw. Aufnahmegeschwindigkeiten
vorgesehen sind. Eine direkte Auswertung der Wechselkomponente ist bei kinematographischen
Aufnahmekameras bisher nicht bekanntgeworden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Zeichnung in
folgendem besprochen werden; es zeigt F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Gerät
in schematischer Darstellung, F i g. 2 den rotierenden Spiegel der F i
g. 1 in der Draufsicht, F i g. 3 ein Diagramm der zeitlichen
Aufteilung des durch das Negativ hindurchtretenden Lichts auf das zu belichtende
Material und auf das lichtempfindliche Element, F i g. 4 ein Diagramm zum
Vergleich mit bekannten Anordnungen mit halbdurchlässigen Spiegeln, F i
g. 5 und 5 a die gleiche Anordnung wie F i g. 1,
jedoch mit
Verwendung einer Intensitätsreferenz, F i g. 6 die in F i g. 5 verwendeten
Spiegel in der Draufsicht und F i g. 7 einen Impulszug, wie er als Spannungsverlauf
beispielsweise aus dem lichtempfindlichen Element austritt.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt einen üblichen Vergrößerungsapparat
der klassischen Bauart. Als Lichtquelle findet eine Glühlampe 10 Verwendung.
Das Lampenhaus 12 trägt den aus zwei Linsen 14 bestehenden Kondensor, hinter dem
sich die darstellungsgemäß vergrößert zu kopierende Vorlage, z. B. ein Negativ
16, befindet, welches durch das Objektiv 18 auf das lichtempfindliche
photographisch#e Material 20 auf einer Unterlage 22 abgebildet wird. Zur Vermeidung
von Streulicht verläuft der Strahlengang zwischen Vorlage 16 und Projektionsobjektiv
18 innerhalb eines Balgens 24. In der Speiseleitung 26 der Lampe
10 liegt ein Schalter 28, welcher zur Steuerung der Belichtungsdauer
durch das lichtempfindliche Element darstellungsgemäß durch eine Photozelle
32
über das Zeitsteuergerät 30 betätigt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich im Belichtungsstrahlengang
hinter der Vorlage niiiidestens ein nur kurzzeitig periodisch in den Strahlengang
eintauchender Spiegel, und zwar darstellungsgemäß zwei um die Achse 38 rotierende
Spiegel 34. Die Spiegel sind mittels der Arme 36 auf der Achse
38 befestigt und werden durch einen Motor 40 mit konstanter Geschwindigkeit
angetrieben. Die Rotationsachse der Spiegel ist so angeordnet, daß die Spiegel nur
jeweils während eines geringen Teils ihres Umlaufs in den Strahlengang eintauchen.
Während der kurzen Zeitspanne, in welcher gerade einer der beiden Spiegel 34 in
das aus dem Objektiv 18
austretende Strahlenbündel 46 eintaucht, wird also
das gesamte, aus dem Objektiv austretende Lichtbündel gegen die hinter der Linse
42 im Gehäuse 44 befindliche Photozelle 32 abgelenkt.
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F i g. 2 zeigt die rotierenden Spiegel in Aufsicht. Auf der
Achse 38 sind die beiden trapezförmigen Spiegel 34 mittels der Arme
36 befestigt, und zwar so geneigt, daß sie das vom Objektiv kommende Licht
gegen die Photozelle 32 ablenken. Die Spiegel bedecken nur einen geringen
Teil des Umlaufkreises 48, und zwar darstellungsgemäß nur ein Zwölftel des Umfanges,
so daß fünf Sechstel des Gesamtumfanges frei bleiben. Beim Umlaufen der Spiegel
fällt also das durch den punktierten Kreis 47 angedeutete Lichtbündel 46 in der
Hauptsache ungehindert auf das zu belichtende Material. Lediglich während der kurzen
Zeitspanne, während welcher einer der Spiegel 34 in das Lichtbündel 46 eintaucht,
wird das Material 20 abgeschattet und das Licht auf die Photozelle 32 geleitet.
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Die F i g. 3 zeigt schematisch die zeitliche Aufteilung des
Lichtbündels auf das lichtempfindliche Material und die Photozelle.
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Der Kurvenzuo, 60 stellt den zeitlichen Verlauf der Intensität
des auf die Photozelle 32 auftretenden Lichtstromes dar. Die Gerade
66 entspricht der über die ganze Vorlage gemittelten Lichtintensität. Während
einer kurzen Zeitspanne nimmt die Intensität des Lichtes in der Photozelle einen
mit der Intensität 66 übereinstimmenden Maximalwert 62 an, fällt danach
steil auf den Nullwert 64 ab, um nach einer der Umlaufsgeschwindigkeit der Spiegel
34 entsprechenden Zeit wiederum auf den Wert 62 anzusteigen. Die Photozelle
wird also von kurzen Lichtimpulsen getroffen, deren Dauer gegenüber ihrem zeitlichen
Abstand entsprechend der Aufteilung des Umfanges der umlaufenden Spiegel auf Spiegelfläche
und freigelassene Fläche klein ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt
etwa ein Sechstel der gesamten Lichtnienge (Lichtintensitätszeitintegral) zur Photozelle,
während fünf Sechstel für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials zur Verfügung
stehen.
Die schraffierte Fläche 70 entspricht der auf das lichtempfindliche Material
auftreffenden und die Fläche, 68 der auf die Photozelle auftreffenden Lichtmenge.
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Die F i g. 4 zeigt die entsprechenden Verhältnisse bei den
bekannten Anordnungen mit halbdurchlässigen Spiegeln. Bei diesen wird die Lichtmenge
nicht zeitlich, sondern intensitätsmäßig aufgeteilt. Bei der gleichen Gesamtintensität
entspricht also die Fläche 76 der auf das Material und die Fläche
78
der auf die Photozelle auffallenden Intensität. Will man bei der Verwendung
halbdurchlässiger Spiegel das gleiche Verhältnis wie bei der erfindungsgemäßen Anordnunor
herstellen, so erreicht das nunmehr während der ganzen Zeit auf die Photozelle auftreffende
Licht lediglich den geringen, durch die Linie 74 angedeuteten Wert, der gleich ein
Sechstel des Maximalwertes 66 ist.
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Vorteilhafterweise wird die Anordnung mit einer Intensitätsreferenz
kombiniert. Dadurch können Empfindlichkeitsänderungen des lichtempfindlichen Elementes
eliminiert werden. Eine Ausführungsmöglichkeit einer solchen Anordnung ist in F
i g. 5 daraestellt. Die Anordnung entspricht im Prinzip der C F i g. 1, jedoch
besitzt das f> Spiegelsystem neben dem oder den zur Messung des durch die Vorlage
hindurchtretenden Lichtes dienenden Spiegel bzw. Spiegeln 102 noch mindestens einen
Referenzspiegel 100.
In der in F i g. 5 gezeigten Stellung wirft der
Referenzspiegel 100 das Licht einer konstanten Referenzlichtquelle 104 auf
die Photozelle 32. In der in F i g. 5 a dargestellten - um
1801 verdrehten -
Stellung wirft wieder der Meßspiegel 102 das Kopierlicht
auf die Photozelle 32. F i g. 6 zeigt das Spiegelsystem in Aufsicht.
Meßspiegel 102 und Referenzspiegel 100 sind so angeordnet, daß sie nicht
gleichzeitig Meß- bzw. Referenzlicht auf die Photozelle werfen können. Beim Drehen
des Spiegelsystems empfängt jedoch die Photozelle abwechslungsweise Meß- bzw. Referenzimpulse.
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F i g. 7 zeigt einen Impulszug, wie,er beispielsweise aus der
Photozelle austritt, wobei 106 die Bildimpulse und 108 die Referenzimpulse
darstellen. In der Figur sind die Referenzimpulse kleiner aufgezeichnet, was jedoch
nicht immer der Fall zu sein braucht. Der aus dem lichtempfindlichen Element austretende
Impulszug wird einem Zerhacker 116 zugeleitet, der das Signal in einen Referenzimpulszug
112 und einen Bildimpulszug 114 aufteilt. Der Zerhacker 116 läuft synchron
mit dem Spiegelsystem. Die beiden Impulszüge 112 und 114 werden in einer elektronischen
Einrichtung 110 miteinander verglichen, z. B. durch Quotientenbildung der
beiden Impulse, und die daraus erhaltene Information dient zur Steuerung des Beleuchtungsschalters
28.
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Der Vorteil einer Einrichtung mit der vorliegenden Erfindung gegenüber
einer Anordnung mit halbdurchlässigen Spiegeln liegt darin, daß der Photozelle in
bezug auf das Zeitintensitätsintegral gleiche Lichtleistung mit maximaler Intensität
zugeführt wird. Der Rausch- und Dunkelstromabstand der wegen ihres hohen Innenwiderstandes
und der dementsprechend benötigten hohen Widerstände der Anschlußschaltuno, sehr
empfindlichen Photozellen wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch erheblich
verbessert, daß die Photozelle mit Lichtstößen der jeweils größtmöglichsten Intensität
beaufschlagt wird, so daß ein maximales Rausch- und Dunkelstromabstandsverhältnis
erhalten wird. Außerdem ergibt sich daraus für die meisten Anwendungsfälle die Möglichkeit,
mit verhältnismäßig einfachen, unempfindlichen Elementen auszukommen,
d. h. also beispielsweise Photozellen an Stelle von Multipliern zu verwenden.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die umlaufenden Spiegel
das auf das lichtempfindliche Element auffallende Licht bereits zerhackt ist. Dementsprechend
erhält man am Ausgang des lichtempfindlichen Elementes eine Wechselspannung bzw.
einen Wechselstrom, dessen weitere Verarbeitung auf der Meß- und Abgleichschaltung
ohne Schwierigkeiten möglich ist.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte
Anordnung eingeschränkt. An Stelle der Belichtungszeit kann gegebenenfalls auch
die Intensität der Lichtquelle geregelt werden. Ferner ist es beispielsweise möglich,
den zum Antrieb der Spiegelscheiben notwendigen Motor gleichzeitig für andere Aufgaben
zu verwenden, beispielsweise zum Antrieb eines Lüfters, da das Zeitintensitätsintegral
der Lichtimpulsreihe von der Tourenzahl unabhängig ist, so daß also keinerlei Anforderungen
bezüglich der genauen Einhaltung der Tourenzahl des Motors gestellt werden. Weiterhin
können statt umlaufender Spiegel periodisch bewegliche, z. B. oszillierende Spiegel
verwendet werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine Magnetanordnung an Stelle
des Motors zum Antrieb der Spiegel verwendet werden. An Stelle der im Ausführungsbeispiel
gezeigten ebenen Spiegel können auch andere Spiegel verwendet werden, z. B. Hohlspiegel.
In diesem Fall übernimmt der Spiegel gleichzeitig die Funktion der Linse 42.
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Zur Herstellung von farbigen Kopien können auch mehrere, den einzelnen
Teilfarben einzeln zugeordnete Spiegel verwendet werden. Beispielsweise können die
einzelnen Spiegel mit entsprechenden Farbfiltern versehen werden, oder die einzelnen
Spiegel können den Teilfarben entsprechende farbige Oberflächen aufweisen.
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Die Anordnung kann auch angewendet werden bei solchen Geräten, bei
welchen das lichtempfindliche Element nicht unmittelbar die Belichtungszeit oder
Intensität steuert, sondern lediglich ein Anzeige- oder Meßgerät speist, nach dessen
Anzeige dann die Belichtung von einer Bedienungsperson geregelt wird.