DE1597138C3 - Belichtungssteuerung in fotographischen Kopiergeraten fur Mehrfarbenbelichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belichtungssteuerung in photographischen Kopiergeräten für Mehrfarbenbe-; lichtung, bei welcher das durch -die Kopiervorlage hindurchtretende Licht vorzugsweise gemessen wird und mit den dadurch gewonnenen Meßsignalen und/oder den von einer Belichtungsparametereingabe eingespeisten Belichtungsparametersignalen die Kopierfilter und die Belichtung gesteuert werden.

Die bisher bekanntgewordenen Belichtuhgssteuerungen dieser Art haben vor allem den Nachteil, daß ihre Umschaltung auf die verschiedenen Belichtungsarten, beispielsweise von subtraktiver auf additive Belichtung und umgekehrt, relativ kompliziert und zeitraubend ist.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß in einer Belichtungszeitmatrix aus den von der Belichtungsparametereingabe eingespeisten Signalen und/oder den Meßsignalen Grundsteuerimpulse gebildet werden, die unabhängig sind von der Belichtungsart (additiv, subtraktiv, gemischt), und daß diese Grundfarbensteuerimpulse in einer insgesamt umschalt- bzw. auswechselbaren Belichtungsartmatrix je nach der gewählten Belichtungsart in passende Kopierfiltersteuerimpulse umgeformt werden.

Diese neuartige Steuerung bietet darüber hinaus den Vorteil, daß die Schaltung auf sehr einfache Art und Weise den verschiedensten weiteren Erfordernissen angepaßt werden kann.

Beispielsweise können die von fotoelektrischen Elementen gelieferten Signale vor der Belichtungszeitmatrix über logarithmische Verstärker geführt und die dann von der Belichtungszeitmatrix gelieferten Zeitsteuersignale über logarithmische Zeitgeber in die Grundfarbensteuerimpulse für die Belichtungsartmatrix umgeformt werden.

Weiter kann die Belichtungsartmatrix so ausgebildet sein, daß durch Rückschaltung auf die Belichtungszeitmatrix die parasitären Absorptionen (Nebenabsorptionen) von subtraktiven Farbfiltern automatisch vollständig oder teilweise kompensiert werden. In der erfindungsgemäßen Belichtungssteuerung ist die Belichtungsartmatrix der dafür prädestinierte Ort, weil dort alle die Eigenschaften der Belichtungsart berücksichtigenden Funktionen zusammengefaßt und die Nebenabsorptionen eine dieser Eigenschaften sind.

Der prinzipielle Aufbau der neuartigen Belichtungssteuerung sowie bevorzugte Ausführungsformen werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung eines mit der erfindungsgemäßen Steuerung ausgestatteten Kopiergerätes,

F i g. 2 ein Blockschema der gesamten Belichtungssteuerung,

F i g. 3 die eigentliche Filtersteuerung,

F i g. 4a einen der logarithmischen Zeitgeber,

F i g. 4b und 4c die an den Ein- und Ausgängen des Zeitgebers der F i g. 4a auftretenden Signale,

F i g. 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Belichtungsartmatrix für additive Belichtung,

Fig.5a —5c Filtertransmissionskurven eines Satzes additiver Filter,

F i g. 6 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Belichtungsartmatrix für subtraktive Belichtung,

Fig.6a—6c Filtertransmissionskurven eines Satzes subtraktiver Filter,

F i g. 7 einen der insbesondere in der Belichtungszeitmatrix zur Aufsummierung der elektrischen Signale verwendeten Operationsverstärker,

F i g. 8 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Belichtungszeitmatrix,

F i g. 9a und 9b Detailvarianten zur Belichtungszeitmatrixder Fig. 8,

Fig. 10a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Logarithmierer, angeschlossen an ein Fotoelement,

Fig. 10b den Eingang des Logarithmierers der F i g. 10a mit einem Fotowiderstand,

Fig. 10c und 1Od Kennlinien zur Erläuterung der Fig. 10a,

Fig. 11 eine bevorzugte Ausführungsform der logarithmischen Zeitgeber.

Gemäß der schematischen Übersichtsdarstellung der F i g. 1 besteht das Kopiergerät aus einem mechanischoptischen Teil 1 und einer insgesamt mit 2 bezeichneten Steuereinrichtung. Der mechanisch-optische Teil besitzt eine Belichtungslampe 3 und einen Beleuchtungskondensor 5, dazwischen eventuell feste Farbfilter 4. Der Kondensor 5 seinerseits beleuchtet das Negativ oder Diapositiv 6, welches mittels des Objektivs 7 auf die Papierebene 9 abgebildet wird. Zur Steuerung der Belichtung sind einschwenkbare Kopierfilter 8 angebracht. In der Figur ist von der Gesamtheit der Kopierfilter nur ein einziges symbolisch eingezeichnet. Vorzugsweise ist auch ein optischer Verschluß vorgesehen. Im Strahlengang befinden sich an einer an sich beliebigen Stelle ein oder mehrere lichtempfindliche Elemente 10, die, gegebenenfalls unter Dazwischenschaltung von Meßfiltern 16, von Kopierlicht beaufschlagt werden. Die Photozellen können sich allgemein vor oder nach dem Objektiv befinden. Diese Photozellen haben die Aufgabe, das durch das Negativ bzw. Positiv hindurchgetretene Licht zu messen und so an die Steuereinrichtung eine Information über den farblichen und dichtemäßigen Aufbau der Kopiervorlage zu liefern. Schließlich ist es auch möglich, ein lichtempfindliches Photoelement (nicht dargestellt) der Belichtungslampe 3 zuzuordnen, um so über die Steuereinrichtung Intensitätsschwankungen der Lampe ausgleichen zu können.

Die Steuereinrichtung 2 erhält neben der Information von den Photozellen 10 aus, die über den Eingang 20 in die Steuereinrichtung eingeführt ist, auch von außen eingegebene Informationen, die von 11 in den Eingang 21 eingegeben werden. Dabei handelt es sich um die sogenannten »Belichtungsparameter«, die die Gesamtheit aller jener Daten umfassen, die außer den Meßsignalen der Photozellen die Belichtungszeit beeinflussen. Ein zweiter Eingang 22 erhält schließlich von 12 her einen Startimpuls, der den gesamten Belichtungsablauf einleiten soll. Die Steuereinrichtung 2 besitzt einen Ausgang 23, der in erster Linie auf die Magnete (eventuell Motoren) 13 einwirkt, die ihrerseits die ein- resp. ausschwenkbaren Kopierfilter 8 bzw. den Verschluß betätigen. Die Leitungen bzw. Pfeile 14 und 15 symbolisieren eine gegebenenfalls vorhandene Steuerung für den Papiervorschub (14) . und die Lampenhelligkeit (15), welche jedoch für die vorliegende Erfindung belanglos sind. :
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuereinrichtung 2; der mechanisch-optische Teil 1 des Kopiergerätes wird als gegeben bzw. bekannt vorausgesetzt. Die Erfindung besteht in der logischen Anordnung, nach welcher die Eingänge 20 und 21 der

ίο Steuereinrichtung mit dem Ausgang 23 der Steuereinrichtung verknüpft sind. (In F i g. 1 sind die Ein- und Ausgänge der Steuereinrichtung 2 insofern nur symbolisch zu verstehen, als in Wirklichkeit unter »Eingang« und »Ausgang« sehr viele Leitungen ankommen und abgehen können. Die in F i g. 1 symbolisch gezeichneten Eingangs- und Ausgangsleitungen sollen für die' Gesamtheit der Ein- bzw. Ausgänge stehen.)

Im folgenden werden mit »Impulse« alle diejenigen Spannungen und Ströme bezeichnet, die nur zwei Zustandswerte einnehmen können, die also binären Charakter haben. Im Gegensatz dazu werden diejenigen Größen, die ein kontinuierliches Spektrum überstreichen, als »Signale« bezeichnet.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Blockschema der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sind vom mechanisch-optischen Teil des Kopiergerätes 1 nur mehr diejenigen Komponenten eingezeichnet, die einen direkten Anschluß zur Steuereinrichtung 2 haben und daher für das Verständnis von unmittelbarem Interesse sind. Die Steuereinrichtung 2 besteht im wesentlichen aus einer Belichtungsartmatrix 30, einer Belichtungszeitmatrix 31, einer Belichtungsparametereingabe 32, drei Logarithmierern 33 und drei logarithmischen Zeitgebern 34.

Bei der in Fig.2 dargestellten Anordnung sind insgesamt drei Kopierfilter 8a, Sb und 8c mittels dreier Filtermagnete 13a, 13£> und 13c zu steuern. Die Filtermagnete 13a, 136 und 13c werden dabei erregt durch Kopierfiltersteuerimpulse Ka, Kb und Kc, die ihrerseits aus der Belichtungsartmatrix 30 kommen. Diese Matrix empfängt drei Grundfarbensteuerimpulse Ga, Gb und Gc sowie einen Startimpuls E. Die Grundfarbensteuerimpulse Ga, Gb und Gc geben an, wie lange die einzelnen Grundfarben, z. B. Blau, Grün, Rot, einzeln zu belichten sind. In der Belichtungsartmatrix werden diese Grundfarbenimpulse in Abhängigkeit vom verwendeten Filtersatz zu den Kopierfiltersteuerimpulsen verarbeitet. Beispielsweise ist die Erregung der Filtermagnete 13a, 13i>, 13c abhängig davon, ob die Kopierfilter 8a, Sb, 8c additive oder subtraktive Grundfärbung tragen usw. Die Grundfarbensteuerimpulse Ga, Gb, Gc werden ihrerseits erzeugt durch logarithmische Zeitgeber 34a, 346 und 34c, deren Eingänge 50a, 506 und 50c von der Belichtungszeitmatrix 31 mit den Zeitsteuersignalen Za, Zb und Zc beaufschlagt werden. Diese Zeitsteuersignale werden in den logarithmischen Zeitgebern 34a, 346 und 34c in die Grundfarbensteuerimpulse Ga, Gb und Gc umgesetzt. Der Start jedes Grundfarbensteuerimpulses wird definiert durch den Eintritt eines Startimpulses Sa, Sb und Sc, wobei diese Startimpulse wiederum von der Belichtungsartmatrix 30 gebildet werden, und zwar unter Verwendung eines von außen eingehenden Startimpulses E. Die Belichtungszeitmatrix 31 bildet ihre Ausgangs-Informationen, nämlich die Zeitsteuersignale Za, Zb und Zc, aufgrund von Eingangs-Signalen, die von drei Seiten her kommen. Einmal kommen von der Belichtungsparameter-Eingabe 32 die Belichtungs-

parametersignale Ba, Bb, Bc und Bd, dann von den lichtempfindlichen Elementen 10a, 106 und 10c über die Logarithmierer 33a, 336 und 33c die logarithmischen Meßsignale La, Lb und Lc und schließlich von der Belichtungsartmatrix 30 Parasitenkorrektursignale Pa, Pb und Pc. Die Belichtungsparametereingabe 32 ihrerseits verarbeitet alle diejenigen Angaben zu den Belichtungsparameter-Signalen Ba, Bb, Bc und Bd, die zusätzlich zu den Meßsignalen von außen in die Steuereinrichtung eingegeben werden.

Die Logik der vorliegenden Steuereinrichtung liegt in der grundsätzlichen Anordnung nach Fig.2 und im Aufbau der Belichtungsartmatrix 30, Belichtungszeitmatrix 31 und Belichtungsparametereingabe 32. Wesentlich ist, daß die beiden letztgenannten Einrichtungen 31 und 32, welche Signale im oben definierten Sinn verarbeiten, durch die Logarithmierer 33a, 336, 33c und die logarithmischen Zeitgeber 34a, 346, 34c vom mechanisch-optischen Teil des Kopiergerätes 1 getrennt sind. Dadurch wird erreicht, daß der sehr große Bereich von Meßwerten und Belichtungszeiten in der Steuereinrichtung logarithmisch komprimiert verarbeitet wird. Auf das Negativ bzw. Diapositiv und das Papierbild bezogen bedeutet dies, daß die erwähnten Signale in Relation zu den Dichten und nicht zu den Transparenzen stehen. Die Logarithmierung bringt erhebliche Vorteile mit sich, nämlich:

— Beherrschung des enormen Transparenzumfanges der Negative bzw. Diapositive ohne Umschaltungen am Gerät, bei gleichbleibender relativer Genauigkeit.

— Äquidistarrte Signalsprünge ergeben ungefähr äquidistante physiologische Sprünge (Weber-Fechnersches Gesetz).

— Die logarithmischen Signale können rein linear behandelt werden (Addition, Subtraktion, Multiplikation mit konstanten Faktoren).

An Hand von F i g. 3 werden vorerst die Kopierfiltersteuerimpulse Ka, Kb und Kc definiert. Die drei Filtermagnete bzw. Solenoide 13a, 13b und 13c liegen einpolig an einer Spannungsquelle von plus 12 Volt. Die anderen Pole 42a, 426 und 42c sind mit der Belichtungsartmatrix 30 verbunden. Die Kopierfilter sind mit den Magneten mechanisch derart verbunden, daß sie sich im stromlosen Zustand im Strahlengang 40 befinden. Federn 41a, 41Z), 41c gewährleisten diese Ruhelage. In der eingezeichneten Stellung ist einzig der Kopierfilter 8a im Strahlengang 40, was davon herrührt, daß einzig der Magnet 13a nicht erregt ist, weil sein Eingang 42a an plus 12 Volt liegt. Die beiden anderen Eingänge 42b und 42c hingegen liegen an 0 Volt, so daß über den Magneten 136 und 13c die volle Erregung von 12 Volt liegt. Dementsprechend sind die Kopierfilter 8b und 8c aus dem Strahlengang herausgezogen.

Die F i g. 4a bis 4c geben die Definitionen für die Eingangssignale Ga, Gb und Gc der Belichtungsartmatrix 30 wieder. In Fig,4a ist einer der logarithmischen Zeitgeber 34a bis 34c der F i g. 2 nochmals herausgezeichnet, wobei er selbst insgesamt mit 34, seine beiden Eingänge mit 50 und 51 und sein Ausgang mit 52 bezeichnet sind. Fig.4b zeigt ein Zeitdiagramm, im oberen Teil den Startimpuls S, wie er zum Eingang 51 (Fig.4a) hereinkommt, und im unteren Teil den korrespondierenden Grundfarben-Steuerimpuls G, wie er am Ausgang 52 (F i g. 4a) vorliegt. Die zeitliche Länge des Grundfarbensteuerimpulses te hängt dabei wie F i g. 4 zeigt, nach einem exponentiellen Gesetz mit dem Zeitsteuersignal am Eingang 50 (F i g. 4a) zusammen. In Fig.4c gibt die Kurve 55 diesen exponenliellen Zusammenhang wieder; das negative Vorzeichen des Exponenten bewirkt, daß mit wachsendem Eingangssignal am Eingang 50 die Länge to des Grundfarbensteuerimpulses Gabnimmt. Nach der Definition von F i g. 4b empfängt also die Belichtungsartmatrix 30 an ihren Eingängen (Fig.2: 61a, 616, 6IcJ Ruhezustand-Potentiale von plus 12 Volt, während der Grundfarbensteuerimpulsdauer te jedoch Potentiale von 0 Volt. Die Bedeutung der Parasitenkorrektursignale Pa, Pb und Pc wird später an Hand von F i g. 6 erläutert. Die Belichtungsartmatrix 30 hat damit drei Aufgaben zu erfüllen, nämlich: erstens die Kopierfiltersteuerimpulse K zu formieren, zweitens die Startimpulse 5 für die drei logarithmischen Zeitgeber 34 zu liefern und drittens an die Belichtungszeitmatrix 31 die drei Parasitenkorrektursignale P abzugeben. Diese drei Aufgaben werden unterschiedlich realisiert, je nachdem, ob es sich um additive, subtraktive oder eine gemischte Belichtungsart handelt. Dies wird anhand der beiden folgenden Beispiele illustriert.

Die Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Belichtungsartmatrix für additive Belichtung; in den Fig.5a bis 5c sind die zugehörigen schematisierten Filtertransmissionskurven T[X) über der Wellenlänge λ aufgetragen. Die Filter Blau (F i g. 5a), Grün (F i g. 5b), Rot (F i g. 5c) lassen im Prinzip je ein Drittel des sichtbaren Spektrums durch. Die idealen Filterkurven sind strichliert und die praktisch realisierbaren Kurven in vollen Linien eingezeichnet. Die Frage, wie sich die Filter unterscheiden, wenn Negative oder Diapositive verarbeitet werden, ist hier bedeutungslos, da diese Unterschiede für die Logik der vorliegenden Steuereinrichtung ohne Belang sind.

Gemäß der in Fig.5 gezeigten Schaltung der Belichtungsartmatrix 30 für additive Belichtung sind die Eingänge 61a bis 61c über die sechs Dioden 64a bis 64c und 65a bis 65c mit den drei Ausgängen 62a bis 62c verbunden, und zwar derart, daß immer dann, wenn einer der drei Eingänge 61a bis 61c 0 Volt führt, die an den beiden anderen Ausgängen angeschlossenen Filtermagnete aufgezogen und die entsprechenden Filter aus dem Strahlengang herausgezogen werden (vergl. F i g. 3). Liegt beispielsweise momentan Blaubelichtung vor, dann liegt das Potential an 61a auf 0 Volt, so daß über 626 und 62c der grüne und der rote Filter aus dem Strahlengang herausgezogen werden. Das heißt natürlich, daß der blaue Filter 8a als einziger im Strahlengang bleibt, was die gewünschte Blaubelichtung hervorruft; entsprechend auch Grün- und Rotbelichtungen. Der am Eingang 60 eintreffende Startimpuls £von plus 12 V (nach Definition F i g. 4b) startet 67a sofort die Blaubelichtung über den logarithmischen Zeitgeber 34a (F i g. 2). Über das Differenzierglied 686 und 696 gelangt an 676, das heißt an den Starteingang des logarithmischen Zeitgebers 346, dann ein positiver Startimpuls, wenn das Potential an Ga von Null auf plus 12 Volt springt, d. h. eben dann, wenn die Blaubelichtung zu Ende ist. Entsprechend wird nach Beendigung der Grünbelichtung vom Potential Gb aus über das Differenzierglied 68c, 69c der Start 67c des logarithmischen Zeitgebers 34c ausgelöst. Auf diese Weise erfolgt die automatische sequenzielle Belichtung der drei Teilfarben. Im Falle der additiven Belichtung gibt es keine Parasitenkorrektursignale, so daß die Signale Pa, Pb und Pc (Fig.2) in diesem Fall nicht verwendet werden.

Die F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Beiich-

tungsartmatrix für subtraktive Belichtung; in den Fig.6a bis 6c sind wiederum die Transmissionskurven 7(A) der verwendeten Kopierfilter über der Wellenlänge λ aufgetragen. Die idealen Transmissionsverläufe sind strichliert und die tatsächlich realisierbaren Transmissionsverläufe in vollen Linien eingezeichnet. F i g. 6 zeigt, daß bei der subtraktiven Belichtungsartmatrix die Ansteuerung der Filtermagnete über 62a bis 62c sehr einfach ist, da die Kopierfiltersteuerimpulse Ka, Kb und Kc in diesem Fall identisch sind mit den Grundfarbensteuerimpulsen Ga, Gb und Gc. Bei der subtraktiven Belichtung beginnen sämtliche Teilbelichtungen zur selben Zeit mit dem generellen Startimpuls E, der über den Eingang 60 parallel an die Startimpulseingänge der logarithmischen Zeitgeber, nämlich 67a bis 67c, geführt ist (F i g. 2). Bei Eintreffen des Startimpulses E werden damit sämtliche drei Kopierfilter aus dem Strahlengang herausgezogen, bis die kürzeste Belichtungszeit abgelaufen ist und damit nach der Belichtung der entsprechende komplementäre Kopierfilter in den Strahlengang eingeschoben wird.

Bei der subtraktiven Belichtung bietet, wie bereits erwähnt, die erfindungsgemäße Belichtungssteuerung die Möglichkeit, die parasitären Absorptionen der Filter zu korrigieren. Dies wird im folgenden näher erläutert, wobei angenommen wird, daß die Rotbelichtung als erste fertig sei (bis zu diesem Zeitpunkt werden sämtliche drei Grundfarben Blau, Grün und Rot mit maximaler Intensität exponiert).

Aus F i g. 6c ist ersichtlich, daß nach Einschwenken des Blaugrünfilters die Intensität des Blaulichtes wenig, die Intensität des Grünlichtes stark geschwächt wird. Die Tatsache rührt davon her, daß die Kopierfilter zum Teil ganz erheblich vom idealen Transmissionsverlauf abweichen und zum Teil starke parasitäre Absorptionen aufweisen. Liegen die lichtempfindlichen Elemente 10 (F i g. 1) hinter den Kopierfiltern, dann werden unter der obigen Annahme die blau- und grünempfindlichen Elemente 10 weniger Licht empfangen, weniger Signal an die Steuereinrichtung abgeben und damit die Belichtungszeit, abgesehen von Nebeneffekten, automatisch ausgeglichen. Abgesehen davon, daß diese Nebeneffekte zum Teil stark ins Gewicht fallen, ist es an sich viel günstiger, die lichtempfindlichen Elemente — wie in F i g. 1 dargestellt — vor den Kopierfiltern anzuordnen. Dies wird durch die erfihdungsgemäße Steuereinrichtung ermöglicht. Werden nämlich die richtigen Zeitsteuersignale Za, Zb bzw. Zc nach dem Einfallen des Blaugrün-Filters in der richtigen Richtung korrigiert, dann können die entsprechenden Belichtungszeiten verlängert werden, ohne daß das auf die lichtempfindlichen Elemente auftreffende Licht in der Intensität geändert worden wäre. Zu diesem Zweck werden die Parasitenkorrektursignale Pa bis .Pc(F i g. 6) wie folgt gebildet:

Ein sich im Strahlengang befindlicher Filter bedeutet, daß sein Magnet stromlos ist, d. h. daß sein Kopierfiltersteuerimpuls auf einem Potential von plus 12 Volt liegt (vergl. Fig.3). Im bereits zitierten Beispiel, wo das Blaugrün-Filter eingefallen ist, bedeutet das, daß die Leitung 61c—62c auf plus 12 Volt liegt, während die . entsprechenden Leitungen 616—62b und 61a—62a auf null Volt liegen. Über das einstellbare Potentiometer 71c ist die Plus-12-Volt-Quelle über den Ausgang 63a und die Leitung des Parasitenkorrektursignals Pa mit der Belichtungszeitmatrix 31 verbunden, die ihrerseits ein korrigiertes Zeitsteuersignal Za auf den logarithmischen Zeitgeber 34a abgibt Entsprechend wird der logarithmische Zeitgeber 346 über das Potentiometer 72c und den Anschluß 636 beeinflußt. Wie erwähnt sind diese Beeinflussungen so, daß die respektiven Belichtungszeiten unter Berücksichtigung der Parasitenkorrektursignale länger werden als ohne Berücksichtigung dieser Signale. Den sechs Potentiometern 7ib, 71c, 72a·, 72c, 73a und 736 entsprechen die sechs möglichen parasitäten Absorptionen bzw. Transparenzen in den subtraktiven Kopierfiltern gemäß den F i g. 6a bis 6c. Zu einem bestimmten Satz dreier subtraktiver Kopierfilter gehört somit eine bestimmte Belichtungsartmatrix, deren Parasitenkorrektursignal-Potentiometer zu dem Filtersatz korrespondierend eingestellt sind.

Analog zu den in F i g. 5 und F i g. 6 gezeigten Beispielen lassen sich mit der Belichtungsartmatrix und korrespondierenden Kopierfiltersätzen alle möglichen Belichtungsarten realisieren. Beispielsweise gibt es Methoden, nach denen mit Weißbelichtung begonnen wird, worauf die restlichen Farbbelichtungen additiv weitergehen. Oder es gibt Belichtungsarten, die eine additive Belichtung des blauen, jedoch eine subtraktive Belichtung des grünen und roten Spektralbereiches realisieren. Alle diese Methoden beeinflussen nur die Schaltung der Belichtungsartmatrix 30 und keine anderen Teile der Steuereinrichtung.

Die Belichtungszeitmatrix 31 verarbeitet ausschließlich Signale zu neuen Signalen. Das grundlegende Element zur Realisierung dieser Funktionen ist ein Summationsverstärker. Ίη F i g. 7 sind die wesentlichen Teile des Summationsverstärkers zur Illustrierung der nachfolgenden Erläuterungen aufgezeichnet. Gemäß dieser Figur ist ein Verstärker 80 mit sehr hohem Verstärkungsgrad und Phasendrehung von 180° über einen Widerstand 83 gegengekoppelt. Eingangsspannungen t/l, t/2 bis Un liegen an den Eingangsklemmen 85 über Widerstände 84 (R 1, R 2 bis R n) an der Eingangsklemme 81 des Verstärkers. Am Ausgang 86 des Verstärkers kann eine Spannung abgenommen werden, die der mit den Eingangswiderständen 84 gewichteten Summe der Eingangsspannungen entspricht, allerdings mit negativen Vorzeichen. Der Summationsverstärker eignet sich demnach zum Aufsummieren von elektrischen Signalen mit einstellbaren Koeffizienten. Ist nur ein einziger Eingangswiderstand 84 vorhanden und dieser ferner dem Betrage nach gleich dem Gegenkopplungswiderstand 83, dann bleiben Ein- und Ausgangsspannungen dem Betrage nach erhalten bei Wechsel des Vorzeichens. Daraus resultiert ein Inversionsverstärker.

Auf solchen Summationsverstärkern beruht die Schaltung der Belichtungszeitmatrix 31, von der ein Beispiel in F i g. 8 dargestellt ist. Entsprechend den drei Zeitsteuersignalen Za, Zb und Zc, die an den Ausgängen 92a bis 92c abgenommen werden können, sind drei Summationsverstärker 90a, 906 und 90c vorhanden. Der Summationsverstärker 90a summiert über die einstellbaren Widerstände 95a, 96a und 99a Signale von den Klemmen 91a, 91J und 94a, d.h., daß die Blaubelichtungszeit, die durch das Signal Za an der Klemme 92a gesteuert wird, in diesem Fall eine Funktion der superponierten Signale Ba, Pa und La ist. Ba ist das Belichtungsparametersignal, das aus der Belichtungsparametereingabe 32 herkommt und das der Blaubelichtung bzw. dem gelben Farbanteil des Papierbildes zugeordnet ist La ist das logarithmische Meßsignal, das vom entsprechenden lichtempfindlichen Element her gespeist wird, demjenigen lichtempfindlichen Element also, das zur Aufnahme des blauen Kopierlichtes

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vorgesehen ist. An der Klemme 91d liegt ein viertes Signal Bd von der Belichtungsparametereingabe her vor, das nicht einer bestimmten Farbe zugeordnet ist, sondern nur die Helligkeit des Bildes betreffen soll. Entsprechend wirkt das Signal £Wüber die einstellbaren Widerstände 96a, 966 und 96c auf alle drei Summationsverstärker 90a bis 90c und damit auf alle drei Zeitsteuersignale Za, Zb und Zc. Durch die Wahl der Widerstandswerte 96a, 96Zj und 96c ist es nun möglich, bei Variation des Signales Bd Zeitsteuersignale Za bis Zc dermaßen zu erhalten, daß im kopierten Bild keine Farbänderungen auftreten. Das Signal 5c/bewirkt somit bei richtiger Einstellung der Potentiometer 96a bis 96c keinen Farbgang. Die Einstellungen der Potentiometer 95a, 95έ> und 95c beeinflussen die Größe der Farbänderungen in den Bildern bei gegebenen Änderungen der Belichtungsparametersignale an Ba, Bb und Bc an 91a, 91 b und 91c. Die die logarithmischen Meßsignale einspeisenden Potentiometer 99a, 99£> und 99c können grundsätzlich so eingestellt werden, daß jede von den lichtempfindlichen Elementen 10a, 106 und 10c (Fig. 2) gemessene Farbänderung vollständig auskorrigiert wird. Aus der Theorie des sogenannten »Grauabgleiches« ist bekannt, daß dies dann der Fall ist, wenn in jeder Grundfarbe das Produkt von Farbtransparenz (im Negativ oder Diapositiv) mal Farbbelichtungszeit einem vorgegebenen, konstanten Wert entspricht. Zur Erzielung optimaler Kopierresultate wird jedoch zweckmäßigerweise diese Korrektur nicht vollständig durchgeführt, sondern absichtlich zu wenig oder zuviel korrigiert, und zwar unterschiedlich in den drei Farben. .Diese Effekte sind in der Technik der Kopiergeräte unter dem Begriff »Slope Control« bekannt. Die vorliegende Erfindung gestattet nun eine äußerst einfache Berücksichtigung dieser »Slope Control« durch einfache Widerstandsveränderung der Potentiometer 99a, 996 und 99c.

Über die Eingangsklemme 93a kommt das anhand der F i g. 6 und 6a bis 6c erläuterte Parasitenkorrektursignal Pa als positiver Wert in die Belichtungszeitmatrix, d. h., daß durch den Einfluß des Signales Pa über die invertierende Wirkung des Summationsverstärkers 90a das Signal Za an der Ausgangsklemme 92a sinkt. Nach der Definition des logarithmischen Zeitgebers 34 nach Fig.4a (4b, 4c) bedeutet ein sinkendes Signal Z eine langer werdende Belichtungszeit te; das ist tatsächlich genau der Effekt, der durch die Einführung der Parasitenkorrektursignale beabsichtigt ist.

In den F i g. 9a und 9b sind Varianten der Belichtungszeitmatrix der F i g. 8 gezeigt. Der Einfachheit halber sind die Summationsverstärker 90a bis 90c (Fig.8) weggelassen und nur noch die wesentlichen Teile bis zu den Eingangsknoten 98a, 986 und 98c gezeichnet. Die F i g. 9a zeigt, wie über Inversionsverstärker 100a bis 100c die über die Leitungen 91a, 916, 91c eintreffenden Belichtungsparametersignale Ba, Bb, Bc auch auf die anderen Kanäle geführt werden können. Bei geeigneter Dimensionierung bzw. Einstellung der Potentiometer 101a bis 101c und 102a bis 102c kann erreicht werden, daß sich bei Veränderungen der Belichtungsparametersignale die Helligkeit des Bildes nicht ändert.

In Fig.9b ist eine von Fig.8 hergeleitete Version gezeichnet, die nur noch einen einzigen Anschluß 94 für ein logarithmisches Meßsignal aufweist und wo dementsprechend auch nur ein Logarithmierer 33 und ein lichtempfindliches Element 10 vorhanden sind (vergl. F i g. 1 und 2). Beispielsweise kann dieses lichtempfindliche Element 10 für den ganzen Spektralbereich empfindlich sein und über die Widerstände 99a bis 99c trotzdem auf alle drei Teilbelichtungszeiten einwirken. Dadurch wird nur noch die Helligkeit des Bildes in den automatischen Ausgleich einbezogen, aber nicht mehr dessen Farbe. Entsprechend sind auch andere Kombinationen in der schaltungstechnischen Realisierung der Belichtungszeitmatrix 31 möglich, so z. B. Verwendung von zwei statt drei lichtempfindlichen Elementen oder die Kombination von drei Elementen der Art der in Fig.9a gezeichneten Matrizierung der Belichtungsparametersignale. Eine solche Methode gestattet die Berechnung bzw. Nachbildung von Meßfiltern, die materiell nicht vorhanden oder gar nicht realisierbar wären.

Die Logarithmierer 33a, 336, 33c aus F i g. 2 ,können beispielsweise nach Fig. 10a ausgeführt werden. Wie diese Figur zeigt, basiert der Logarithmierer auf einem Operationsverstärker 150. Die Gegenkopplung erfolgt jedoch nicht über einen Widerstand, sondern über eine Diode 151 mit logarithmischer Kennlinie. Diese Kennlinie ist in Fig. 10c dargestellt und mit 160 bezeichnet. Eine Zener-Diode 152 und ein Widerstand 153 dienen nur zur Potentialverschiebung des Ausganges 154. Wird am Eingang 155 ein Strom eingespeist, dann erscheint am Ausgang 154 eine Spannung, die sich nach der in Fig. 1Od 161 Charakteristik 16 logarithm misch zum eingespeisten Strom verhält. In Fig. 10a ist mit 156 ein Fotoelement bezeichnet, das im Kurzschluß betrieben wifd. (Der Eingang 155 des Operationsverstärkers ist infolge der Gegenkopplung über die Diode 151 sehr niederohmig.) In Fotoelementen ist bekanntlich der Kurzschlußstrom sehr genau proportional mit dem einfallenden Licht. In F i g. 10b ist die Anschaltung eines Fotowiderstandes 157 anstelle des Fotoelementes 156 eingezeichnet. Zur Erzeugung eines Fotostromes ist das Anlegen einer Speisespannung (im Beispiel mit plus 12 Volt bezeichnet) notwendig. Fotowiderstände haben aber die Eigenschaft, daß der Fotostrom nicht proportional dem einfallenden Licht ist, sondern es gilt ungefähr die Beziehung:

. Φ^α

iph abgegebener Fotostrom,
Φ einfallendes Licht [Lux],
/ο, Φα Konstanten,
κ Konstante « 0,8.

Nach der Logarithmierung erscheint somit am Punkt 154 eine Spannung:

L=C/,

L Spannung am Punkt 154,

io, Il, Φο, C Konstanten,

oc Konstante « 0,8.

Die Spannung am Punkt 154 ist somit nur um einen konstanten Faktor λ von derjenigen Spannung zu unterscheiden, wie sie bei strenger Linearität des lichtempfindliches Elementes bestehen würde. Dieser Faktor kann natürlich auf einfachste Weise durch die in

F i g. 8 eingezeichneten Widerstände 99a, 99b, 99c korrigiert werden. Die vorliegende Steuereinrichtung bietet also keinerlei Sqhwierigkeiten bei der Anwendung von Fotowiderständen trotz deren Nichtlinearität, so daß die übrigen großen Vorteile bei Verwendung von Fotowiderständen (z. B. große Empfindlichkeit) voll ausgeschöpft werden können.

In Fig.4a wurde die Funktion der logarithmischen Zeitgeber 34 bereits definiert. Es gibt verschiedene Schaltungen, die die dort gestellten Forderungen erfüllen. Eine besonders vorteilhafte Schaltung ist in F i g. 11 skizziert. In der dargestellten Schaltung wird ein Kondensator 172 über eine logarithmische Diode 171 von der an der Eingangsklemme 50 angelegten Eingangsspannung aufgeladen. Die Spannung über dem Kondensator 172 wird von einem Komparator 170 auf Spannungsgleichheit mit einer Referenzspannungsquelle 183 überprüft. Der Transistor 173 liegt dabei parallel zum Kondensator 172, wobei der Kollektor mit dem Eingang 174 des Komparators 170, der Emitter mit der Erde 175 verbunden ist. Die Basis des Transistors 173 liegt im Abgriff eines Spannungsteilers, bestehend aus der Serieschaltung: Spannungsquelle 176, Widerstand 177 und Widerstand 178. Während der negative Pol der Spannungsquelle 176 mit der Erdleitung 175 verbunden ist, liegt der Widerstand 178 am Ausgang 179 eines Flip-Flops 180. Die Spannung der Spannungsquelle 176 und das Potential des Ausganges 179 des Flip-Flops sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß im Ruhezustand der Transistor 173 voll leitet und der Kondensator 172 damit kurzgeschlossen ist.

Wird nun über die Klemme 51 und einen Kondensator 181 ein (positiver) Spannungsimpuls S auf den ersten Eingang 182 des Flip-Flops 180 gegeben, so ändert dieser seinen Schaltzustand, wobei das Potential des Ausganges 179 des Flip-Flops von positiv auf negativ wechselt. Am Ausgang 179, welcher zugleich Ausgang 52 der Schaltung ist, erscheint jetzt die vordere Flanke eines negativen Impulses G. Gleichzeitig wird durch die Wirkung des Spannungsteilers: Spannungsquelle 176, Widerstand 177, Widerstand 178 das Potential an der Basis des Transistors 173 derart negativ, daß dieser sperrt und der Kondensator sich nunmehr aufzuladen beginnt. Erreicht die Kondensatorspannung uc die Referenzspannung Ud der Referenzspannungsquelle 183, so herrscht an den Eingängen 174,ujnd 184 des Komparators 170 Spannungsgleichheit, womit über den Ausgang 185 auf den zweiten Eingang 186 des Flip-Flops 180 ein Spannungsimpuls gelangt, der den Schaltzustand des Flip-Flops wieder in seine Ruhelage bringt. Das Potential am Ausgang 179 wechselt dabei von negativ auf positiv, womit die Hinterflanke eines Impulses gegeben ist, dessen Impulsdauer logarithmisch von der angelegten Steuerspannung Z wie folgt abhängt:

t = τ · e Ol

Z Spannung am Eingang 50,

t geschaltete Zeit,

ν, Ul Schaltungs- und Materialkonstanten.

Dies entspricht der gewünschten Charakteristik, wie sie in Fig.4c vorausgesetzt wurde. Bei gleicher Logarithmierdiode wie im Logarithmierer nach F i g. 10 sind die Konstanten Uu so daß bei Hintereinanderschaltung eines Logarithmierers nach Fig. 10 und eines logarithmischen Zeitgebers nach F i g. 11 (d. h. durch Ersetzen der Spannung Zin F i g. 11 durch die Spannung L der Fig. 10) die folgende Zeit geschaltet wird:

ί = τ · e in -!as. = τ · -^~

t geschaltete Zeit,
iph Fotostrom,
τ, i'l Konstanten.

Das Produkt »Zeit mal Licht« oder »Zeit mal Fotostrom« wird damit

t ■ iph = τ · i'l = Konstant,
wie es der bereits zitierte »Grauabgleich« erfordert.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Belichtungssteuerung in photographischen Kopiergeräten für Mehrfärbenbelichtung, bei weleher das durch die Kopiervorlage hindurchtretende Licht vorzugsweise gemessen wird und mit den dadurch gewonnenen Meßsignalen und/oder den von einer Belichtungsparametereingabe eingespeisten Belichtungsparametersignalen die Kopierfilter und die Belichtung gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Belichtungszeitmatrix (3t) aus den von der Belichtungsparametereingabe (32) eingespeisten Signalen (Ba, Bb, Bc) und/oder den Meßsignalen (La, Lb, Lc) Grundsteuerimpulse (Ga, Gb, Gc) gebildet werden, die unabhängig sind von der Belichtungsart (additiv, subtraktiv, gemischt), und daß diese Grundfarbensteuerimpulse in einer insgesamt umschalt- bzw. auswechselbaren Belichtungsartmatrix (30) je nach der gewählten Belichtungsart in passende Kopierfiltersteuerimpulse umgeformt werden.

2. Belichtungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale (Ma₁ Mb, Mc) vor der Belichtungszeitmatrix (31) über Logarithmierer (33a, 33έ>, 33c) geführt sind und daß zwischen der Belichtungszeitmatrix und der Belichtungsartmatrix (30) logarithmische Zeitgeber (34a, 34b, 34c) eingeschaltet sind, in welchen von der Belichtungszeitmatrix gelieferte Zeitsteuersignale (Za, Zb, Zc) in die Grundfarbensteuerimpulse (Ga, Gb, Gc) umgesetzt werden.

3. Belichtungssteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logarithmischen Zeitgeber (34a, 340,34c)durch Startimpulse auslösbar sind, die in der Belichtungsartmatrix (30) aufgrund der gewählten Belichtungsart erzeugt werden.

4. Belichtungssteuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Belichtungsartmatrix für additive Belichtung die drei Farbkanaleingänge (61a, 616 und 61c) über sechs Dioden (64a, 64i>, 64c, 65a, 65b, 65c) derart mit den drei Farbkanalausgängen (62a, 626 und 62c) und damit den Filtermagneten (13a, 136, 13c) verbunden sind, daß immer dann, wenn einer dieser drei Eingänge die Spannung null Volt führt, die an den beiden anderen Ausgängen angeschlossenen Filtermagnete aufgezogen und die zugeordneten Filter aus dem Strahlengang herausgezogen sind (Fig. 1, 5).

5. Belichtungssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Belichtungsartmatrix für subtraktive Belichtung die drei Farbkanaleingänge (61a, 61 b, 6tc) mit den Ausgängen (62a, 620, 62c) direkt verbunden sind, so daß die Kopierfiltersteuerimpulse (Ka, Kb, Kc) identisch sind mit den Grundfarbensteuerimpulsen (Ga, Gb, Gc)(F ig. 1,6).

6. Belichtungssteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lichtmessung vor den Filtern und subtraktiver bzw. subtraktiv eingestellter Belichtungsartmatrix (30) in der Belichtungsartmatrix mittels entsprechend einstellbarer bzw. eingestellter Elemente aus den Grundfarbensteuerimp'ulsen nach Maßgabe der parasitären Absorptionen der Filter Parasitenkorrektursignale (Pa, Pb, Pc)abgeleitet werden, welche in die Belichtungszeitmatrix (31) zurückgeführt und dort zur Korrektur der Zeitsteuersignale (Za, Zb, Zc) herangezogen werden (Fig. 2, 6), und daß in der Belichtungsartmatrix je zwei der drei Farbkanäle über je ein einstellbares Potentiometer (7ib und 71c bzw. 72a und_; 72c bzw. 73a und 73b) zusammengeschaltet je einender drei Parasitenkorrektursignalausgänge (63a, 636 bzw. 63c) bilden, die mit den zugeordneten Parasitenkorrektursignaleingängen (93a, 930 bzw. 93c) der Belichtungszeitmatrix verbunden sind (F i g. 1,6,8).