DE1497464B - Verfahren zur kontrastabhangigen Steuerung der Belichtung bei Kopiergeraten - Google Patents

Description

= C

(B_N)n

(Bn)

min

10 KUp (H_z)

25

worin C eine sich aus Objektivblendenöffnung und Abbildungsmaßstab ergebende Konstante, (Hp)_max die maximal mögliche Belichtung des Papiers,

(Bn) η

(BN)min

35 tischen Keilen gebildet wird, die zwischen dem fotoelektrischen Empfänger und dem abzutastenden Negativ angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem abzutastenden Negativ und.den optischen Keilen eine Zylinderlinse angeordnet ist, -" _f-j «■.,^:

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch senkrecht zur Fläche des abzutastenden Negativs angeordnete, die Negativbildfeldbegrenzung bildende Spiegel.

den Negativkontrast Kn und KUp (H₂) den Kopierumfang des Papiers als Funktion der Zusatzbeleuchtung H₂ bedeutet, während C" eine Konstante darstellt, die den Kontrast Kn optimal auf der Gradationskurve des Papiers unterzubringen gestattet und vorzugsweise den Wert 0,75 aufweist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine optische Abtastvorrichtung zur punktweisen Messung der partiellen Negativleuchtdichten, einem nachgeordneten fotoelektrischen Empfänger, diesem nachgeordnete elektrische Mittel zur Logarithmierung, Selektion und Speicherung der Werte für (BN)max und (BN)min, elektrischen Mitteln zur Lösung der Gleichung für te, sowie elektrischen Mitteln zur Bildung eines Spannungsimpulses

U ~ log (B_N)max — log (B_N)min,

elektrischen Mitteln zur Bildung eines Spannungsimpulses U ~ tz sowie elektrischen Mitteln zur Bildung eines Spannungsimpulses U ~ KUp (H_z), der den elektrischen Mitteln zur Lösung der Gleichung für te zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fotoelektrische Empfänger eine logarithmische Kennlinie aufweist und beispielsweise durch ein Si-Element in Leerlaufschaltung Ul ~ log Bn gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtasteinrichtung aus zwei mit konstanter, jedoch unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit gleichsinnig rotierenden op-Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrastabhängigen selbsttätigen Steuerung der Belichtung bei Kopiergeräten, bei denen neben der bildmäßigen Belichtung durch das Negativ eine zusätzliche zur Gradationsbeugung dienende Belichtung erfolgt, die vor oder nach der bildmäßigen Belichtung stattfindet.

Es ist bekannt, beim Kopierprozeß die Belichtung in Abhängigkeit vom Kontrast des zu kopierenden Negativs zu steuern. Die kontrastabhängige Steuerung hat gegenüber der Steuerung mittels einer integral gemessenen durchschnittlichen Negativdichte den wesentlichen Vorteil, daß auch bei extremen Kontrastverhältnissen eine tonwertrichtige Wiedergabe erfolgt, d. h., daß bei vollautomatischer Steuerung der Belichtung keine Korrekturfaktoren vom Bedienungspersonal berücksichtigt werden müssen.

Es ist weiterhin bei Kopiergeräten mit Zusatzbelichtungseinrichtungen zur Gradationsbeugung bekannt, durch Abtastung des Negativs den Kontrast zu ermitteln und den so ermittelten Wert zur selbsttätigen Steuerung der Zusatzbelichtung zu verwenden.

Bei den bekannten Einrichtungen zur kontrastabhängigen Steuerung der Zusatzbelichtung bleiben jedoch diejenigen Fälle unberücksichtigt, in denen der Logarithmus des Negativkontrates Kn kleiner ist als der kleinste Kopierumfang (KUp)_min des Papiers bzw. größer ist als der größte Kopierumfang (KUp)_na,x.

Da der Kontrastumfang im Negativ aber 1 < Kn < 200 sein kann und auf der anderen Seite der Kopierumfang des Papiers KUp durch Zusatzbelichtung nur im Bereich etwa 6 < KUp < 50 verändert werden kann, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Belichtungssteuerung zu finden, das in allen erwähnten Fällen den Kontrastumfang jeweils optimal auf der Gradationskurve des Papiers unterzubringen gestattet.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zur kontrastabhängigen Steuerung der Belichtung bei Kopiergeräten vorgeschlagen, nach dem in den Fällen, in denen der Logarithmus des Negativkontrastes Kn kleiner (Bereich I) oder größer (Bereich III) als der Kopierumfang KUp des lichtempfindlichen Papiers ist, die Hauptbelichtung in Abhängigkeit von Kn und der maximalen Leuchtdichte eines Bildpunktes (BN)max bei konstanter Zusatzbelichtung gesteuert wird, während in den Fällen, in denen der Logarithmus von Kn innerhalb des Kopierumfanges des Papiers liegt (Bereich II), die Hauptbelichtung in Abhängigkeit von (BN)_max und die Zusatzbelichtung in Abhängigkeit von log Kn gesteuert wird, wobei die

Hauptbelichtungszeit durch nachfolgende Formel be- Die zu kopierenden Negativkontraste liegen etwa im

stimmt wird: Bereich

(Βν)π

t_H=C

(By)_n

(B_n)

min

. 10 KUp (H_z) J

■ < 128 .

(Gleichung 1)

wobei C eine sich aus Objektivblendenöffnung α und Abbildungsmaßstab β ergebende Konstante Die durch Zusatzbelichtung erreichbaren Kopierumfangänderungen des Positivpapiers liegen dagegen im Bereich

io (KUp)mtn « Ig 6 < log

< lg 50 ^ (KUp)_max.

(Np)max die maximal mögliche Belichtung des Papiers,

(BN)max

den Negativkontrast Kn und KUp (H_z) den Kopierumfang des Papiers als Funktion der Zusatzbelichtung H_z bedeutet, während C" eine Konstante darstellt, die den Kontrast Kn optimal auf der Gradationskurve des Papiers unterzubringen gestattet und vorzugsweise den Wert 0,75 aufweist.

Zur Lösung obenstehender Gleichung ist allein die Kenntnis der Werte von (BN)max und (BN)min erforderlich, die durch eine später zu beschreibende optische Abtasteinrichtung ermittelt und einem fotoelektrischen Empfänger zugeführt wird. Gleichzeitig wird mit Hilfe des aus (BN)max und (BN)mtn gewonnenen Wertes für Kn die Zusatzbelichtung H_z gesteuert, die ihrerseits den Kopierumfang des Positivpapiers dem Kontrast des Negativs Kn weitgehendst anpaßt.

Für die Zusatzbelichtung gilt beispielsweise der Zusammenhang

! (BN)max (T₁Tr₇ ^
Ig (KUp)min

H t (B)

(Die numerischen Werte entsprechen etwa den in der Praxis auftretenden Grenzwerten.)

Der mögliche Kontrastumfang des Negativs ist damit größer als der durch Zusatzbelichtung veränderbare Kopierumfang des Positivpapiers. Damit ergeben sich in bezug auf die Anpassung des Negativkontrastes Kn an den Kopierumfang KUp des Positivpapiers drei Bereiche.

Bereich I:

Kriterium: Ig-

(BN)

<(KUp)_mtn™ Ig 6

Zusatzbelichtung H_z — t_z = 0

(gemäß Gleichung 2)

Kopierumfang KU_P = (KU_P)_min

(gemäß Gleichung 3)

Hauptbelichtung tu = C

(Hp)

(BN)

min Lio (KUp)_mln J

(gemäß Gleichung 1)

wobei
und

(KUp)max —

(Gleichung 2) ^{Bereich Π:}

4<> 6 < ^{(jgjf)roffia:} < 50

Hz ⁼ Ez ' tz

(Hz)max — Ez · (t_z)max· Kriterium: (KUp)_nH_n <. log-

< (KUp)max

Die Gleichung 2 charakterisiert die Verhältnisse, die bei Gradationsbeugung eines »harten« Papiers durch unterschwellige Zusatzbelichtung vorliegen, wobei (Hz)max die maximale Zusatzbelichtung ist, bei der die stärkste Beugung (flacheste Gradation), also der größte Kopierumfang des Positivpapiers (KUp)_max eintritt und (KUp)_mtn der geringste Kopierumfang (steilste Gradation) ohne Zusatzbelichtung ist (s. Fig. 1).

Allgemein muß die Bedingung gelten, daß

log = KUp

(BN)min

45 Zusatzbelichtung 0 < H₂ < H_max

0<tz< (tz)max

(gemäß Gleichung 2)

Kopierumfang KUp — log

(BN)max

-₅ Hauptbelichtung tg = C

(BN)min

(gemäß Gleichung 3)

(Hp)max

(gemäß Gleichung 1)

Bereich III:

ist, die nur innerhalb bestimmter Grenzen erfüllbar ist. Der Kopierumfang KUp läßt sich mit Gleichung 2 als Funktion der Zusatzbelichtung H_z wie folgt darstellen:

50 <

< 128

Kriterium: Ig

(BN)min

< (KUp)max

Ig50

KUp(Hz) = (KUp)_min Hz

65

■[(KUp)_max-(KUp)_min] (Gleichung 3) (BN)min

Zusatzbelichtung H_z = (H_z) = (H_z)max h = (tz)max

(gemäß Gleichung 2)

Kopierumfang KUp = (KUp)_max und

(gemäß Gleichung 3) _K _ U max · (KUp)_mm _ _konstant

(J' (KUp)max — I

Hauptbelichtung tn = C

(Bn)t>

(B_n)

'min

bedeutet.
Aus den zur Ermittlung von tn und t_z zu lösenden

Gleichungen ergibt sich eine gemeinsame Verarbeitung (gemäß Gleichung 1) der abgetasteten Spannungsimpulse bis zur Ermittlung

• Durch die so geregelten Zusatz- und Hauptbeiich- ™n U -log (Pidma* und U ~ log (B_N)_min. Damit tungen wird bewirkt, daß in allen Bereichen des ¹⁰ 5°^{nnen die} erforderlichen Logarithmierungen sowie Negativkontrastes eine optimale Ausnützung der die Extremwertfindung und ihre Speicherung m einem Schwärzungskurve des Positivs erfolgt, und zwar in den ^beidf Gleichungen gemeinsamen Funktionsblock R₁

durchgerührt werden. Dieser Funküonsblock kann

Bereichen I und III durch die vom Kontrast des dadurch vereinfacht werden, daß ein fotoelektrischer Negativs abhängige Hauptbelichtung bei kon- ₁₅ Empfänger mit logarithmischer Kennlinie, z. B. ein stanter Zusatzbelichtung und im Si-Element, in Leerlaufschaltung (U_L ~ log B_n) VerBereich II durch die konstante Hauptbelichtung wendung findet.

bei kontrastabhängiger Zusatzbelichtung [bezogen Da log (BN)max und log (Bti)_mt_n gemäß den

auf (BN)max = const, und (Hp)_max = const.]. Gleichungen Γ und 2' unter Hinzufügung von Koeffi-

In Fig. 2 ist ein Schaubild dargestellt, das die ^{ao zien}*^en unterschiedlich verarbeitet werden müssen,

Zusammenhänge zwischen log K_n und t_H bzw. ergibt sich nach dem Funküonsblock i?_x eme Ver-

\og-Ks und U in den Bereichen I, II, III zeigt, wäh- ^eigung m zwei Funktionsblocks i?₂ und R₅ von

rend "das Schaubild gemäß Fig. 3 die optimale denen 2^, die Hauptbelichtungszeit t_H und R₃ die

Ausnutzung der Positivschwärzungskurve in den an- Zusatzbelichtungszeit 4 liefert.

geführten Bereichen erkennen läßt ²⁵ *^m Funktionsblock R₂ erfolgt nach der loganthmi-

Die Konstante C ist mit dem Wert 0,75 so gewählt, ^s^^{en Addlt}!⁰» ^- Subtraktion der einzelnen daß für KUp = (KUpUu und (B_N)_min = (B_N)_max, ^Gh?^deTJ^e^l Gleichung 1 eine Antilogarithmierung d. h. K_n = 1, die Belichtung (B_N)_mJ- t_H im Punkt D ^und «Meßbch eine Spannungszeittransformation, um der Schwärzungskurve liegt (s. F i g. 3) gemäß der aus ^{den Wert fur tH zu} S^ewinnen·

Gleichung 1 ableitbaren Beziehung ³° ^Der Funktionsblock R₃ beinhaltet im wesentlichen

• elektrische Mittel zur Bildung eines Spannungs-

^impulses _Tr ■ _(κΛ

U ~ log (BnMox — log (B_N)min,

Der schematische Aufbau einer Vorrichtung zur ³⁵ elektrische Mittel zur Lösung der Gleichung 2' zwecks Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfah- Ermittlung eines Spannungsimpulses U ~ H₂ bzw. rens zur Steuerung der Haupt- und Zusatzbelichtung ^ ^und nachgeordnete elektrische Mittel zur Spannungsist in der F i g. 4 dargestellt Zeittransformation. Weiterhin enthält der Funktions-Das auszumessende Negativ 1 wird von einer Glüh- ^block ^3 elektrische Mittel zur Bildung von Spanlampe 2 beleuchtet und mit Hilfe einer optischen ⁴° nungsimpulsen U~KU_P(H_Z), die dem Funktions-Abtasteinrichtung 3, deren Aufbau später beschrieben block i?₂ zwecks additiver Verarbeitung zugeführt wird, derart abgetastet, daß in einer bestimmten Zeit- werden.

einheit alle bildwichtigen Punkte mit den partiellen ^Die elektrischen Mittel zur Bildung der verschiede-

Leuchtdichten im Bereich ^nen Spannungsimpulse smd solche an sich bekannter

45 Art und werden deshalb im einzelnen nicht erläutert.

(BN)mtn <B_N< (B_N)_max rjj_e fü_r t_H und t_z ermittelten Werte werden von der

erfaßt und einem fotoelektrischen Empfänger 4 züge- Steuereinrichtung abgerufen, wenn das Negativ 1 sich

führt werden. Diesem sind elektrische Mittel zur Lö- ^m Kopierstellung befindet, wobei m an sich bekannter

sung der Gleichungen für t_B und t, nachgeordnet. ^Weise durch entsprechende Relais entweder die

Die Gleichung für t_H wird dabei als logarithmische ⁵° Lampe 5 für die Hauptbelichtung bzw. die Lampe 6

Gleichung verarbeitet ^^{ur die} Zusatzbehchtung em- und ausgeschaltet oder

in deren Strahlengängen befindliche Verschlüsse belog tH = log C + (C-1) log (B_N)max tätigt werden. Das Projektionsobjektiv ist im Schema — C log (Bntimin — C KUp (Hz) , gemäß F i g. 4 mit 7 und die Papierebene mit 8 be-' /T¹I · ti Λ'Λ ^{55 ze}i^cnnet' während 9 einen teildurchlässigen Spiegel (Lrieicnung I) ^_x Einspiegelung des Zusatzlichtes in den Kopier-

so daß nur mit additiven und subtraktiven Größen strahlengang kennzeichnet.

gearbeitet werden muß, die mit konstanten Koeffizien- . Die F ι g. 5 zeigt eine für die Abtastung des Nega-

ten behaftet sind. Die für die Ermittlung von t, zu _fi tivs besonders geeignete Einrichtung,

verarbeitende Gleichung lautet: ^{6o Sie besteht im} wesentlichen aus zwei optischen

Keilen 10 und 10', die gleiche Keilwinkel aufweisen

- (Βν)μοχ ^UQd die mit konstanter, aber unterschiedlicher Winkel-

tz = K₁ log—— K₂, geschwindigkeit gleichsinnig um die optische Achse

(. Njmin q_q _roti_eren und zwischen dem fotoelektrischen

_b . (<jrleicnung2^ g₅ Empfänger 4 und dem abzutastenden Negativ 1 an-

^{wo ei} geordnet sind. Vom fotoelektrischen Empfänger 4 aus

K₁ = ζ max _ ^_{οη3ίΕηί} gesehen ist den optischen Keilen 10 und 10' eine

KUp max — KUp min Lochblende 12 vor- und eine Zylinderlinse 11 nach-

geordnet. Die Beleuchtung des abzutastenden Negativs 1 erfolgt mittels der Lampe 2 und einer Bildfeldkondensorlinse 13.

Der Antrieb der beiden optischen Keile 10, 10' erfolgt mittels eines nicht dargestellten Motors über z. B. miteinander gekuppelte Zahnräder 14 und 15, die an den in der Zeichnung nur angedeuteten Keilfassungen 16,17 angreifen.

In der in F i g. 5 dargestellten Lage der beiden optischen Keile bilden diese eine Platte, und es ist vom fotoelektrischen Empfänger 4 aus gesehen für ein durch die Lochblende 12 begrenztes schmales Strahlenbündel keine Ablenkung vorhanden.

Bei der Rotation der beiden optischen Keile in der vorher beschriebenen Weise entsteht als Ablenkfigur in einer zur optischen Achse 0-0 senkrechten Ebene, beispielsweise in der durch die Planfläche der Zylinderlinse 1 gebildeten Ebene E, eine Kreisspirale, wobei die Liniensteigung dieser Spirale bei vorgegebenem Keilwinkel von der Differenz der Winkelgeschwindigkeiten der beiden Keile

Δ ω =

CO₁

(s. Fig. 6a) zum Meßbeginn (Plattenbildung) innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit periodisch wiederkehrt.
Um diese Stellung, die den Beginn eines jeden Abtastzyklus darstellt, für den Meßvorgang bei ständig umlaufenden Keilen zu erfassen, sind beispielsweise auf den Keilfassungen 16, 17 Kontakte P, P' angeordnet, die mit entsprechenden nicht dargestellten ortsfesten Gegenkontakten in Berührung kommen und im Moment der 180"-Stellung der beiden Keile den Meßstromkreis schließen. Es wird nunmehr vom abtastenden Strahl auf der Negativfiäche, beginnend auf der optischen Achse 0-0, eine Abtastfigur entsprechend einer Ellipsenspirale beschrieben und sämtliehe partielle Leuchtdichten im Bereich

sowie dem Abstand α der beiden Keile zueinander und dem Abstand e zur Planfiäche der Zylinderlinse 11 abhängt.

Mit diesen Parametern ist es möglich, die Liniensteigung gleich dem Durchmesser des Abtastbündels zu wählen, so daß jeder Bildpunkt in der Ebene E überstrichen wird.

Die Zylinderlinse 11 bewirkt eine Angleichung der Ablenkfigur an das im allgemeinen übliche Rechteckformat der zu kopierenden Negative, indem diese bei Anpassung an die senkrechte Ausdehnung des Negativs die Abtastfigur in der Waagerechten streckt bzw. bei Anpassung an die waagerechte Ausdehnung des Negativs die Senkrechte zusammendrängt, so daß aus einer Kreisspirale eine Ellipsenspirale gebildet wird.

Die Abtastfigur muß dabei stets innerhalb der Bildfläche des Negativs liegen, da andernfalls Signale von der das Bildfeld begrenzenden Maske registriert werden, die das Meßergebnis verfälschen, indem z. B. der Wert für (Bif)min nicht vom Negativ, sondern von der Begrenzungsmaske geliefert wird.

Durch die konstante Differenz der Winkelgeschwindigkeiten beider Keile ist bei dauernd umlaufenden Keilen gesichert, daß die Startstellung 9?= 180° werden vom fotoelektrischen Empfänger 4 zeitlich nacheinander registriert.

Beim Erreichen einer Maximalablenkung, bei der der relative Drehwinkelunterschied einen Grenzwert aufweist (s. Fig. 6b), und die Abtastfigur noch innerhalb der Negativfläche liegt, z. B. bei Überstreichen eines Punktes F, wird durch einen weiteren auf der Keilfassung 16 befindlichen Kontakt P" eine Verbindung zwischen P und P" bewirkt und der Meßvorgang beendet. Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung lassen sich etwa 80°/₀ der Negativflächen abtasten. Eine Vergrößerung der Abtastfläche ohne Verfälschung des Meßergebnisses läßt sich dadurch erreichen, daß senkrecht zur Negativebene Spiegel 18 angeordnet werden, die gleichzeitig die Negativmaskenbegrenzung darstellen (F i g. 7). Die dadurch mögliche Vergrößerung der Abtastfläche zeigt Fig. 8. Die zweimalige Abtastung der in der F i g. 8 durch senkrecht schraffierte Kreisabschnitte gekennzeichneten Negativflächen ist dabei ohne Einfluß auf das Meßergebnis, da ja — wie vorher beschrieben — dem fotoelektrischen Empfänger Einrichtungen zur elektrischen Selektion von (Bii)min und Bn _max nachgeordnet sind.

Der besondere Vorteil der beschriebenen optischen Abtasteinrichtung ist darin zu sehen, daß einmal der Aufwand relativ niedrig ist und zum anderen während des Meßzyklus keine Massenbeschleunigungen erforderlich sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

109 587/333

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontrastabhängigen Steuerung der Belichtung bei Kopiergeräten, bei denen neben der bildmäßigen Belichtung eine zusätzliche zur Gradationsbeugung dienende Belichtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fällen, in denen der Logarithmus des Negativkontrastes Kn kleiner (Bereich I) oder größer (Bereich III) als der Kopierumfang KUp des lichtempfindlichen Papiers ist, die Hauptbelichtung in Abhängigkeit von Kn und der maximalen Leuchtdichte eines Bildpunktes (ßif)max bei konstanter Zusatzbelichtung gesteuert wird, während in den Fällen, in denen der Logarithmus von Kn innerhalb des Kopierumfanges des Papiers liegt (Bereich II), die Hauptbelichtung in Abhängigkeit von (ßN)max und die Zusatzbelichtung in Abhängigkeit von log Kn gesteuert wird, wobei die Hauptbelichtungszeit durch nachfolgende Formel bestimmt wird: