DE1597066C3 - Verfahren und Vorrichtung zur fotoelektrischen Belichtungssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur fotoelektrischen Belichtungssteuerung beim fotografischen Kopieren, bei dem zur Messung nur ein Teil der Vorlage herangezogen wird.

Bei den bekannten Verfahren dieser Art wird zur Belichtungssteuerung immer der Mittelbereich der Vorlage herangezogen, in der Annahme, daß in der Regel der bildwichtige Teil mit dem mittleren Teil der Vorlage übereinstimmt. Die Belichtungssteuerung arbeitet dann in der Weise, daß der Mittelbereich mit einem mittleren Grauwert wiedergegeben wird, so daß für diesen Mittelbereich ein gutes Bildergebnis erwartet werden kann. Die Annahme, daß der bildwichtige Teil mit der Bildmitte zusammenfällt, trifft sicher nicht immer zu. Es sind deshalb häufig von Hand einzutastende Korrekturen am Kopiergerät erforderlich, um unbefriedigende Kopierergebnisse zu vermeiden. Diese von Hand vorzunehmenden Korrekturen erfordern eine geschulte Arbeitskraft und einen die Kopiergeschwindigkeit hemmenden Zeitaufwand.

Um dem Ziel einer vollautomatischen Belichtungssteuerung näherzukommen, wurde untersucht, welche Vorlagen bei dem Verfahren der Ausschnittmessung unbefriedigend kopiert wurden. Diese sind vor allem Vorlagen, bei denen ein bildwichtiger Teil, dessen mittlere Dichte von der der übrigen Vorlage stark abweicht, außerhalb des Meßfeldes liegt. Beispiele hierfür sind eine dunkel erscheinende Person vor sehr hellem Hintergrund oder ein stark erleuchtetes Gesicht vor dunklem Hintergrund bei Blitzlichtaufnahmen.

Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die bildwichtigen Teile der Vorlagen zugleich Bereiche eines großen mittleren Kontrastes sind. Das bedeutet, daß der Fotofreund vor allem Wert legt auf eine befriedigende Wiedergabe von Bereichen seiner Vorlage, in denen nicht große gleichförmig gedeckte Flächen auftreten, sondern in denen sehr starke Dichteänderungen vorkommen. Diese über einen Teilbereich der Vorlage verteilten Dichteänderungen werden als mittlerer Kontrast bezeichnet und sind mathematisch definiert als Summe der Helligkeitsdifferenzen aller Punkte eines Vorlagenbereichs untereinander dividiert durch die Anzahl der Meßpunkte. Diese Summe von Differenzen ist umso kleiner, je gleichförmiger die betrachtete Fläche belichtet wurde.

Gemäß der Erfindung werden nun zur fotoelektrischen Belichtungssteuerung der mittlere Kontrast der Vorlage bereichsweise gemessen und der Bereich mit dem größten mittleren Kontrast zur Belichtungssteuerung ausgewertet, da dieser Bereich in der Regel die wichtige Bildinformation enthält. Dabei wird der Kontrast nicht wie bisher als Indiz für den erforderlichen Dichteumfang des Kopiermaterials, sondern als Indiz für den bildwichtigen Teil der Vorlage ausgewertet.

Den genauen Wert für den mittleren Kontrast eines gewissen Bereichs der Vorlage zu ermitteln, ist ziemlich aufwendig. Hierzu müßte z. B. die Vorlage punktweise abgetastet und durch einen Rechner alle !Einzeldifferenzen ermittelt werden, wonach die Summe der Differenzen zu bilden ist.

Eine bekannte Methode zur vereinfachten Auswertung ist es, den von dem fotoelektrischen Element bei punktweiser Abtastung abgegebenen Wechselstrom einer Frequenzanalyse zu unterwerfen und aus der Flankensteilheit bzw. den Frequenzen und Amplituden bei Fourieranalyse Rückschlüsse auf den mittleren Kontrast zu ziehen. In neuerer Zeit ist ein weiteres Verfahren bekanntgeworden, das beispielsweise in der DT-AS 11 73 327 beschrieben ist. Dort wird unter Verwendung zweier gleichartiger, großflächiger fotoelektrischer Wandler, deren Kennlinie für die Abhängigkeit des Fotostroms von der Leuchtdichte nicht linear ist, ein Maß für den mittleren Kontrast in Form einer Spannungsdifferenz gewonnen, in dem auf die eine ZeI-Ie die Vorlage abgebildet wird, während auf die andere derselbe Bereich der Vorlage unter Zwischenschaltung eines Diffusors, z. B. einer Streuscheibe, aufbelichtet wird. Die Differenz der beiden Ströme bzw. Spannungen ist dann ein Maß für die Ungleichmäßigkeit der Ausleuchtung der mit dem Bild beaufschlagten Zelle.

Ein weiteres Verfahren zur Kontrastmessung ist in der DT-PS 12 87 442 beschrieben. Nach diesem Verfahren sind auf einer großflächigen, dem Vorlagenbild entsprechenden Meßplatte viele Teilfotowiderstände angeordnet, die zum Teil in Reihenschaltung, zum Teil in Parallelschaltung gemessen werden. Die Größe des Fotostroms der parallelgeschalteten Fotowiederstände gibt ein Maß für die Lichter, der Strom der in Reihe liegenden ein Maß für die Schatten in der Vorlage, so daß insgesamt die beiden Ströme auch Rückschlüsse über den mittleren Kontrast der Vorlage zulassen.

Das Verfahren zur Kontrastmessung ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Im Prinzip kann jedes der angeführten oder auch andere Anhaltspunkte über den mittleren Kontrast einer Vorlage gebende Verfahren angewendet werden. Besonders günstig ist es jedoch, eine Anordnung zu verwenden, bei der der auftretende Kontrast sich als Gleichspannung ausdrückt.

Die bereichsweise Auswertung der Vorlage entsprechend dem gemessenen mittleren Kontrast erlaubt es, vollautomatisch den Bereich der Kopiervorlage zur Dichtemessung und damit zur Belichtungssteuerung heranzuziehen, in dem der größte mittlere Kontrast auftritt und der deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit auch der bildwichtige Teil ist. Insbesondere beim Farbkopieren ist es von Vorteil, wenn zur Dichtemessung ein Vorlagenbereich ausgewählt wird, in dem nicht großflächige Bereiche einer Farbe, sogenannte Farbdominanten, enthalten sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigt

F i g. 1 den Prinzipaufbau eines Farbkopiergeräts gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Aufteilung des Vorlagenformats in verschiedene Meßbereiche,

F i g. 3 eine Prinzipanordnung zur Ermittlung des Vorlagenbereichs mit dem größten mittleren Kontrast und

F i g. 4 eine Abwandlung der Einrichtung nach F i g. 3.

In F i g. 1 ist ein übliches Farbkopiergerät mit einer Lichtquelle 1, einem Reflektor 2 und einem Doppelkondensator 3 dargestellt, in dem eine Vorlage 4 durch ein Objektiv 5 auf einen Kopieträger 6 abgebildet wird. Unterhalb des Objektivs 5 ist ein teildurchlässiger Spiegel 8 unter 45° geneigt angeordnet, der einen Teil des vom Objektiv 5 kommenden Lichts über dichroitische Strahlenteilerspiegel 9, 10 auf Kontrastmeßanordnungen 11, 12 und 13 wirft. Die Strahlenteilerspiegel 9, 10 sind so ausgebildet, daß beispielsweise auf die Anordnung 11 nur rotes, auf die Anordnung 12 nur blaues und auf die Anordnung 13 nur grünes Licht auftrifft. Die Meßanordnungen 11, 12, 13 sind bekannte Anordnungen zum Messen des mittleren Kontrastes, die nicht näher zu beschreiben sind. Sie sind so gangeordnet, daß auf ihnen ein scharfes Bild der Vorlage 4 entsteht. Unmittelbar an den Meßanordnungen anliegend ist je eine Blende 7 gezeigt, die synchron über die Vorlagenfläche verschiebbar sind und mit einer öffnung versehen sind, deren Größe etwa '/4 bis '/6 des Vorlagenbildformats entspricht. Die Meßanordnungen 11, 12, 13 sind über entsprechende Leitungen an eine Auswerteeinrichtung 14 angeschlossen, deren Funktion im folgenden noch eingehend beschrieben wird. Die Auswerteeinrichtung 14 ist in an sich bekannter Weise nach den Regeln der Rechnertechnik aufgebaut. Die genaue Schaltung ist zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich.

Zwischen der Vorlage 4 und dem Objektiv 5 sind ferner Farbfilter in den subtraktiven Grundfarben 15, 16 und 17 vorgesehen, die von Elektromagneten 18, 19, und 20 in den Strahlengang bewegbar sind.

Die Funktion der beschriebenen Einrichtung ist nun folgende: Durch die öffnungen der Blenden 7 ist jeweils nur ein Teilbereich der Vorlage 4 auf die Meßanordnungen 11, 12, 13 abgebildet. Die jeweiligen Kontrastmeßwerte werden an die Auswerteeinrichtung 14 weitergegeben unter Weitermeldung der jeweiligen Ortskoordinate der Blenden 7. Die Blende 7 kann dabei nacheinander in mehrere diskrete Stellungen, etwa entsprechend den in F i g. 2 angedeuteten Stellungen gebracht werden. Die Blendenöffnungen gemäß F i g. 2 überlappen sich teilweise, so daß mit großer Sicherheit der kontrastreichste Teil der Vorlage erfaßt werden kann. Die Auswerteeinrichtung 14 ermittelt auf diese Weise für jede der Anordnungn 11, 12, 13 die Stellung der Blende 7, in der der maximale Kontrast in jedem der Farbauszüge auftritt. Vor Beginn der Belichtung wird dann jede der Blenden vor den Kontrastmeßanordnungen 11, 12, 13 in die Lage gebracht, in der der kontrastreichste Teil eines jeden Farbauszugs auf die Meßanordnung abgebildet wird.

Über die Auswerteeinrichtung 14 werden dann die Farbfilter 15,16,17 so gesteuert, daß entsprechend dem Neutralgrauprinzip die auf die drei Meßbereiche auftreffenden Kopierlichtmengen, auf einen einzigen Schichtträger gebracht, nach der Entwicklung ein neutrales Grau ergäben.

Bei Verwendung einer Meßeinrichtung gemäß der deutschen Auslegeschrift 11 73 327, die gemäß F i g. 3 der vorliegenden Anmeldung eine diffus beleuchtete Zelle und eine bildmäßig beleuchtete Zelle umfaßt, kann das Signal der diffus beleuchteten Zelle unmittelbar zur Steuerung der Belichtungsregelvorrichtung benutzt werden. Eine weitere Ermittlung von Helligkeitsdaten der Voralge ist dann nicht erforderlich.

Da mit großer Wahrscheinlichkeit die Bereiche größten mittleren Kontrastes in den verschiedenen

Farbauszügen einer Vorlage zusammenfallen, kann es auch zweckmäßig sein, nur mit einer Kontrastmeßanordnung 11 zu arbeiten; es müssen jedoch dann zum Feststellen der mittleren Farbdichten des Meßbilds andere Einrichtungen an Stelle der Kontrastmeßanordnungen 12,13 vorgesehen sein.

In F i g. 3 ist eine prinzipielle Anordnung zur Kontrastmessung gemäß der DT-AS 11 73 327 gezeigt. Hinter einer verschiebbaren Blende 21 mit zwei öffnungen 21a und 21t, die etwa '/4 der Vorlagengröße umfassen, sind eine Zelle 22 und eine Zelle 23 hinter einem Diffusor 24 angeordnet. Die Zellen 22, 23 haben die Größe der etwa durch Strahlenteiler auf sie zweimal abgebildeten Vorlage. Jedoch ist das Bild auf der Zelle 23 durch den Diffusor 24 unscharf gemacht bis zu einer !j völlig gleichmäßigen Ausleuchtung der Zelle. Die Zellen 22, 23 haben eine nicht lineare Charakteristik, d. h. gleiche Lichtmengen auf den Zellen 22, 23, jedoch mit unterschiedlicher Verteilung, rufen unterschiedliche Ströme hervor.

Die verschiebbare Blende 21 wird von einer Antriebseinrichtung 25 über die Vorlage verschoben, z. B. nacheinander in die aus F i g. 2 ersichtlichen Stellungen, wobei die jeweilige Stellung der Blende 25 an eine Auswerteeinrichtung 26 weitergemeldet wird, an die auch jeweils die Ausgangssignale der Zellen 22, 23 geleitet werden. Während die Blende 21 die beiden Zellen 22, 23 gleichzeitig mit demselben Teil der Vorlage, jedoch nacheinander mit verschiedenen Bereichen beaufschlagt, bildet die Auswerteeinrichtung 26 eine sögenannte Haltefunktion. Diese Funktionsbildung erfolgt vergleichbar einem Schleppzeiger in der Weise, daß für den ersten Bereich Ortskoordinaten und Kontrastwert gespeichert werden. Ist der Kontrastwert des zweiten Bereichs größer als der des ersten, werden der Kontrastwert und die Ortskoordinate des ersten Bereichs gelöscht und die Daten des zweiten Bereichs in den Speicher aufgenommen. Ist jedoch der Kontrastwert des zweiten Bereichs kleiner als der des ersten, so bleiben die Daten des ersten Bereichs im Speicher erhalten. Auf diese Weise ind nach einem Abtastzyklus über alle zu messenden Vorlagenbereiche im Speicher die Ortskoordinaten des Bereichs mit dem maximalen mittleren Kontrast enthalten. Über die Einrichtung 27 wird die Blende 21 nach Abschluß der Messung wieder in die Stellung entsprechend den gespeicherten Werten gebracht. Die Messung der mittleren Dichte dieses Bereichs kann dann erfolgen und die Belichtung nach einer entsprechenden Zeit abgebrochen werden.

In F i g. 4 ist eine andere Anordnung zur Ermittlung des Bereichs mit dem größten mittleren Kontrast dargestellt. Mit 28 und 29 sind zwei in ihrer Größe dem Bild der Vorlage entsprechende Zellen bezeichnet, die in ihrer Wirkungsweise den Zellen 22, 23 entsprechen. Jedoch sind die Zellen 28, 29 unterteilt in eine größere Anzahl von aneinanderstoßenden, getrennt kontaktierten Teilzellen 28a, 286 und i29a, 296. Durch eine entsprechende Strahlenteilereinrichtung im Abbildungsstrahlengang wird auf beide Zellen wieder dieselbe Vorlage abgebildet. Der vereinfachten Darstellung halber ist jede Zelle nur in zwei Teilzellen unterteilt, deren Anschlüsse mit einer Auswerteeinrichtung 30 verbunden sind. Am günstigsten dürfte etwa eine Zellenfläche sein, die ¹At bis '/β der Vorlagenfläche bei 1 :1 Abbildung entspricht. Während des Meßvorgangs liegen nun alle Kontrastwerte der einzelnen Vorlagenteile an der Auswerteeinrichtung 30 gleichzeitig vor. Durch eine entsprechende Schalteinrichtung werden nun jeweils zwei Kontrastwerte miteinander verglichen, der kleinere fallengelassen und der größere mit dem nächsten Kontrastwert verglichen. Auf diese Weise kann der Bereich mit dem größten mittleren Kontrast ermittelt werden und dann durch die Auswerteeinrichtung 30 die entsprechende Teilzelle 29 an die Belichtungssteuereinrichtung angeschlossen werden. Diese Vorgänge können ohne weiteres auch noch am Anfang der Belichtungszeit vorgenommen werden, wenn sie im Verhältnis zur erforderlichen Belichtungszeit nur schnell genug abgewickelt werden können. Die während des Messens auf den Schichtträger aufgetroffene Lichtmenge muß nur dann von der durch die Messung ermittelten erforderlichen Lichtmenge noch abgezogen werden. Natürlich können auch zwei oder mehr Teilbereiche mit hohem Kontrast zur Belichtungssteuerung herangezogen werden.

Eine weitere Möglichkeit, den Bereich der Kopiervorlage mit dem größten mittleren Kontrast zu ermitteln, besteht z. B. darin, parallel zu den Seitenkanten der Vorlage von außen nach innen kontinuierlich unter ständiger Messung des jeweiligen Kontrastes Masken vorzuschieben, bis der Kontrast des verbleibenden Vorlagenbereichs ein Maximum erreicht. Auf diese Weise können vom Rand ausgehend die in der Regel am Rand auftretenden Bereiche geringeren Kontrastes ausgeschieden werden.

Wenn die Ermittlung des kontrastreichsten Vorlagenteils langer dauert als die kürzeste zu erwartende Belichtungszeit, muß die Kontrastmessung vor Belichtung des Schichtträgers 6 erfolgen. Der Spiegel 8 kann dann z. B. als schwenkbarer Vollspiegel ausgebildet sein, der zum Belichtungsmeßbeginn weggeschwenkt wird. Natürlich könnte statt dessen auch ein den Lichteinfall auf den Schichtträger 6 verhindernder Verschluß vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur fotoelektrischen Belichtungssteuerung beim fotografischen Kopieren, bei dem zur Messung nur ein Teil der Vorlage herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Kontrast der Vorlage bereichsweise gemessen und der Bereich mit dem größten mittleren Kontrast zur Belichtungssteuerung ausgewertet wird, da dieser Bereich in der Regel die wichtige Bildinformation enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belichtungssteuerung beim Farbkopieren der Bereich mit dem größten mittleren Kontrast für jeden Farbauszug einer Vorlage ermittelt und zur Belichtungssteuerung in der betreffenden Farbe herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Bereichs mit dem größten mittleren Kontrast ein Meßfeld konstanter Größe unter ständiger Kontrastmessung und Bildung einer Haltefunktion und unter Speicherung der Ortskoordinate des jeweiligen Maximalbereichs über die Vorlage bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Kontrast mehrerer Teilfelder gleichzeitig gemessen und über eine gemeinsame Auswerteeinrichtung das Feld mit dem größten mittleren Kontrast ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Felder mit großem mittleren Kontrast zur Belichtungssteuerung herangezogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise geradlinigen Grenzen eines Kontrastmeßbereichs über die Vorlage bewegt werden, bis der eingeschlossene Bereich eine Fläche von wenigstens '/β der Vorlagenfläche mit dem größten mittleren Kontrast umfaßt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abbildungsstrahlengang eines Kopiergeräts ein teildurchlässiger Strahlenteilerspiegel (8) und in der Schärfeebene des ausgespiegelten Strahlengangs eine an sich bekannte Kontrastmeßanordnung (11, 12,13) vorgesehen ist, auf der jeweils nur ein Teilbereich der Vorlage abgebildet ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Schärfeebene an der Meßanordnung eine über die Vorlagenfläche bewegbare Blende (7; 21a, 216) mit einer dem Meßfeld entsprechenden öffnung vorgesehen ist, und Mittel (25) zur Weitergabe von deren Ortskoordinaten an eine die Haltefunktion bildende Auswerteeinrichtung (26) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schärfeebene mehrere aneinanderstoßende, Teilbereichen entsprechende Kontrastmeßanordnungen (28a 28b; 29a, 296) angeordnet sind, die an eine die Meßwerte vergleichende Auswerteeinrichtung (30) angeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Meßanordnung eine während der Messung synchron mit den anderen Blenden laufende Blende (7) vorgesehen ist, die von der Auswerteeinrichtung in die Stellung (14) bewegbar ist, in der für den jeweiligen Farbauszug der größte mittlere Kontrast gemessen wurde.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis' 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zelle (23, 29) der Kontrastmeßanordnung, die einen einer mittleren Leuchtdichte des ausgewählten Feldes der Vorlage entsprechendes Signal abgibt, an eine die Kopierlichtmenge bestimmende Einrichtung angeschlossen ist.