DE19542239C2 - Verfahren und Vorrichtung zur bereichsweisen Messung der Durchlässigkeit einer fotografischen Farbkopiervorlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Ein solches Verfahren ist bekannt aus der Deutschen Offenlegungsschrift P 37 37 775. Bei solchen spektralen Transmissions- oder Dichtemessungen einer Vorlage wird so verfahren, daß zunächst mit dem spektral analysierenden System, bestehend aus Lichtquelle, Beleuchtungseinheit, Dispersionselement und Detektor, ein Referenzspektrum ohne Probe aufgezeichnet und dann bei jeder zu messen­ den Wellenlänge auf 100% normiert wird. Bei der anschließenden Messung mit Vorlage im Strahlengang wird dann bei jeder Wellenlänge das Abschwächungs­ verhältnis, also die Transmission bei dieser Wellenlänge ermittelt. Aufgrund der sehr starken spektralen Unterschiede in der Emission der Lichtquelle, der Durch­ lässigkeit der optischen Übertragungselemente, des Dispersionselementes und der spektralen Empfindlichkeit des Detektors zeigt bereits die spektrale Intensitätsver­ teilung des Referenzspektrums ohne Film große Unterschiede, die für die einzel­ nen Wellenlängenbereiche unterschiedliche Größenordnungen erreichen. So be­ trägt typischer Weise bei Verwendung einer Halogenlampe die Signalstärke im Blauen weniger als 10% des Wertes im Roten. Dies bedeutet, daß die maximal mögliche Dynamik des Meßsystems nur bei den wenigen Wellenlängen erreicht wird, bei denen das Referenzspektrum den Bereich der maximalen Sättigung des Detektors erreicht. Das letztendlich ermittelte Spektrum ist deshalb von unter­ schiedlicher Qualität bei verschiedenen Wellenlängen, die sich oftmals durch starkes Rauschen im blauen Spektralbereich zeigen. Durch eine Verstärkung der Kopierlichtquelle ist es zwar möglich, auch in Bereichen mit geringer Intensität ein hinreichend großes Signal zu erreichen; jedoch wird dann in anderen Wellenlän­ genbereichen der lineare Verstärkungsbereich des Detektors weit überschritten und dementsprechend die Signalqualität verschlechtert.

Aus der DE 42 30 451 A1 ist bekannt, ein steuerbares, lichtschwächendes Mittel in Form von einer LCD (Liquid Cristal Display) im Strahlengang einer Beleuchtungs­ einrichtung eines Kopiergerätes vorzusehen. Das LCD ist vor einem Lichtdetektor, einer CCD, angeordnet, mit der die Dichtewerte einer zu kopierenden Vorlage ermittelt werden sollen. Mittels des LCDs können Lichtintensitätswerte einzelner Wellenlängenbereiche eines Farbspektrums des durch die zu kopierende Vorlage hindurchgetretenen Lichts entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des Ko­ piermaterials, auf das die Vorlage belichtet werden soll, gewichtet werden. Dazu kann die Durchlässigkeit des LCDs an den entsprechenden Orten des Farbspek­ trums in den betreffenden Wellenlängenbereichen eingestellt werden. Durch einen Eichvorgang werden für sämtliche den LCD-Pixeln zugeordnete Wellenlängen­ bereiche die Lichtintensitätswerte ermittelt, ohne daß sich die Vorlage im Strah­ lengang befindet. Dadurch können zusätzlich zu der spektralen Empfindlichkeit des Kopiermaterials auch störende Einflußgrößen, beispielsweise der Meß­ lichtquelle oder der optischen Vorrichtungen im Strahlengang, berücksichtigt wer­ den. Durch die Verwendung des LCDs treten bei der bekannten Vorrichtung sehr hohe Lichtverluste auf, die eine sehr starke Verstärkung des durch die CCD zu erfassenden Meßsignals erforderlich macht. Das von der CCD erfaßte Signal ist daher mit einer entsprechenden Unsicherheit behaftet. Selbst sehr intensitäts­ schwache Lichtsignale in bestimmten Wellenlängenbereichen werden durch das LCD nochmals sehr stark in ihrer Lichtintensität beschnitten. Die Genauigkeit der durch die CCD erfaßten Meßsignale in diesen Wellenlängenbereichen ist daher deutlich gemindert.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, in allen Wellenlängenbereichen eines spektralen Meßsystems eine annähernd gleich gute Signalqualität zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die technische Lehre des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 7.

Durch das Kompensationsfilter ist es möglich, in den Wellenlängenbereichen, in denen ein Intensitätsüberschuß herrscht, einen Teil des Lichtes abzuschwächen. Man erreicht damit ein Referenzspektrum, das einen annähernd geraden Verlauf über alle interessierenden Wellenlängen aufweist. Das Qualitätsniveau der Messung wird dann über den gesamten interessierenden Bereich deutlich verbessert.

Farbnegative weisen im Infraroten eine hohe Transparenz auf, wogegen ihre Transparenz im Sichtbaren insbesondere bei Überbelichtungen viel kleiner ist. Ins Spektrometer eintretendes IR-Licht beeinträchtigt als indirektes Streulicht die Messung. Durch eine saubere IR-Sperrung bei 800 nm wird diese Störquelle vorteilhafterweise ausgeschaltet.

Ähnliches gilt für das UV-Licht. Beim UV-Licht kommt noch hinzu, daß optische Gitter die Eigenschaft haben, Licht der halben Wellenlänge direkt auf den Detek­ tor abzubilden. Deshalb ist es auch vorteilhaft, das UV-Licht unterhalb 400 nm zu sperren.

Weitere Vorteile der beschriebenen Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, daß anhand der Zeichnung beschrieben ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine spektrale Meßeinrichtung in einem Prinzipbild mit einem Kompen­ sationsfilter im Beleuchtungsstrahlengang,

Fig. 2 den Detektor gemäß Fig. 1 mit einer alternativen Filterausführung,

Fig. 3 den Absorptionsverlauf eines Kompensationsfilters im Beleuchtungs­ strahlengang und zweier Kantenfilter im interessierenden Wellenlängen­ bereich und

Fig. 4 den spektralen Verlauf des Referenzsignals in der Detektorebene.

In Fig. 1 ist in dem Spektralscanner zur bereichsweisen Messung einer Kopier­ vorlage mit 1 eine Lichtquelle bezeichnet, insbesondere eine Halogenlampe, deren Licht durch einen Reflektor 2 in einen Doppelkondensor 3 geworfen wird. Zwischen den beiden Linsen des Doppelkondensors ist ein übliches Wärme­ schutzfilter 4 angeordnet, das als Masseglasfilter ausgebildet ist. Diesem Mas­ seglasfilter ist jedoch eine zusätzliche Infrarot-Sperrschicht aufgedampft, deren Absorptionsverlauf sich aus der Kurve 6 in Fig. 3 ergibt. Daneben ist ein zusätz­ liches Sperrfilter 5 für ultraviolettes Licht angeordnet, das Licht der Wellenlänge unter 400 nm von dem weiteren Strahlengang ausschließt. Das aus dem Kon­ densor 3 austretende Licht wird einem Lichtleiter 7 zugeführt, der den zunächst sich kegelförmig verjüngenden Lichtstrahl über entsprechend angeordnete Licht­ leitfasern in eine rechteckigen Austrittsfläche 7a umleitet. Dieses Rechteck hat eine große Länge, die etwa der Breite des abzutastenden Films 9 entspricht, während die Breite etwa der Größe der abzutastenden Bereiche auf dem Film­ streifen 9 entspricht. Hinter dem Film 9, der während des Abtastvorgangs senk­ recht zur Zeichnungsebene stetig gefördert wird, befindet sich ein Spalt 10 für den Durchtritt des Meßlichts, der in seiner Länge etwa der Filmbreite entspricht und in der Breite wiederum der Größe der abzutastenden Filmbereiche. Das in der Figur dargestellte Rechteck stellt die Fläche des Spalts 10 um 90° umgekop­ pelt dar.

Zwischen der Austrittsfläche 7a des Lichtleiters 7 und dem Film 9 befindet sich ein Kompensationsfilter 8, das als Farbfilter ausgebildet ist und in seiner spektra­ len Absorption in Fig. 3 dargestellt ist.

Durch ein nachfolgendes Objektiv 11 wird der Spalt 10 in einen Spektrograf 12 gängiger Bauart hinein abgebildet, in dem das einfallende Licht über einen Spie­ gel 13 auf ein holografisches Gitter 14 fällt, das das einfallende Licht durch Beu­ gung aufspaltet in die verschiedenen Wellenlängen, so daß an einem außerhalb des Spektrografengehäuses angeordneten Flächendetektor, z. B. einem CCD- Flächen-Array 15 Farbspektren auftreffen. Die Zeilen des Arrays liefern dann nebeneinander angeordnet die Meßwerte für die Intensitäten in den verschiede­ nen Wellenlängenbereichen je eines Meßbereiches der Vorlage, während in der Richtung längs des Spaltes 10 mehrere Spektren verschiedener Meßbereiche nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich alle im Spalt gleichzeitig sichtbaren Meßbereiche mit ihren Farbspektren gleichzeitig auf dem Detektor 15 abbilden und die jeweiligen Intensitäten messen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:
Ein Film 9 wird kontinuierlich senkrecht zur Zeichnungsebene an dem Spalt 10 vorbeigeführt, wobei der durch den Spalt 10 sichtbare Streifen des Films mit z. B. 10 oder 15 zu messenden, etwa quadratischen Vorlagenbereichen über das Objektiv 11 und das holografische Gitter 14 als ebenso viele Farbspektren auf den Detektor 15 abgebildet wird. Nachdem die spektrale Verteilung des von der Lampe ausgeschickten Lichtes, die Durchlässigkeit der optischen Komponenten, wie Kondensor, Filter, Lichtleiter und Objektiv auch spektral unterschiedlich ist sowie der Wirkungsgrad des holografischen Gitters 14 und die spektrale Empfindlichkeit des Detektors 15 verschieden sind, ergeben sich bei der Messung der Spaltbereiche und zwar lediglich der Meßlichtquelle 1 ohne Film bereits erhebliche Intensitätsunterschiede über den untersuchten Spektralbereich, wie sich z. B. aus der Kurve 16 für einen gemessenen Strahlengang ergibt. Um nun nicht die Verstärkung des Detektorsystems auf den Maximalwert bei etwa 680 nm ein­ stellen zu müssen und dann die Minimalwerte bei etwa 420 nm mit eben dieser geringen Verstärkung wiederum messen zu müssen, wird nun das Filter 8 mit seiner Absorptionscharakteristik gemäß Fig. 3 in den Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Austrittsfläche 7a und dem Film 9 eingeschaltet. Dieses Filter hat eine sehr hohe Durchlässigkeit von über 90% in dem besonders schwach vertre­ tenen Wellenlängenbereich bei 420 nm und auch in dem schwach vertretenen Bereich bei 800 nm, während bei dem Intensitätsmaximum der Kurve 16 bei 680 nm die Durchlässigkeit des Filters nur noch um 3% beträgt. Durch dieses zur Ausgangsintensität der Signale inverse Absorptionsverhalten ergibt sich gemäß Fig. 4 eine spektrale Intensitätsverteilung gemäß Kurve 17, d. h. die zu messen­ den Signale liegen zwischen 75 und 100% des Maximalwertes und damit in einem hohen Genauigkeitsbereich. Da die Transparenzmessung als Vergleich der Meßwerte über das Spektrum mit Film und ohne Film gemessen werden, ergibt sich dabei eine sehr hohe Meßgenauigkeit, ohne daß die ausgefilterten Lichtmengen im Bereich hoher Intensität in die Messung mit eingehen.

Eine alternative Möglichkeit zur Filterung ist in Fig. 2 dargestellt. Dort ist dem Flä­ chen-Array 15 ein flächenabhängig unterschiedlich durchlässiges Graufilter 18 überlagert, dessen Durchlässigkeit durch eine dreidimensionale Fläche darge­ stellt ist. Diese entspricht z. B. für den linken Meßbereich am in der Fig. 2 unteren Bereich des Detektors 15 in einem Längsschnitt etwa der Kurve 8 gemäß Fig. 3. Diese Durchlässigkeitskurven können für jeden einer Zeile des Arrays 15a ent­ sprechenden Streifen erneut festgestellt werden, so daß z. B. spektrale Unter­ schiede in der Übertragungsfunktion zwischen Mitte und Rand des Abtastspal­ tes 10 durch entsprechende Filterauslegung berücksichtigt werden können. Dies geht z. B. einfach durch einen Eichvorgang, bei dem ein Stück schwarzweißen, fotografischen Films in der Ebene des Detektors angeordnet und durch das Refe­ renzlicht entsprechend beleuchtet wird. Ein so belichteter und entwickelter Film stellt bei entsprechender Schwärzung ein örtlich unterschiedliches Filter dar, das alle Spektralbereiche aller durch den Spalt abgebildeten Vorlagenbereiche auf etwa gleiche Intensität zurückdämpft, so daß der Detektor 15 mit einer entspre­ chenden Integrationszeit bzw. Verstärkung der elektrischen Signale für alle Meß­ bereiche betrieben werden kann. Natürlich sind für die Herstellung des örtlich unterschiedlich dichten Filters 18 auch andere Herstellungsmethoden denkbar, wie sie aus der Halbleitertechnik bekannt sind.

Claims (10)

1. Verfahren zur bereichsweisen Messung der Durchlässigkeit einer fotografi­ schen Farbkopiervorlage, insbesondere eines Farbnegativs mittels Durch­ leuchtung in einem Spalt mit einem Beleuchtungsstrahl, der mittels eines Dispersionselementes in Teilstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge auf­ gespaltet wird, welche Teilstrahlen zur Signalbildung für die bereichsweise gewonnenen Farbwerte einem Detektor, insbesondere einer CCD zugeführt werden und wobei zur Bildung eines Referenzsignals die Meßwerte der Meßeinrichtung ohne zwischengeschaltete Vorlage ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang ein Kompensationsfilter (8, 18) eingeschaltet wird, dessen spektraler Absorptionsverlauf so gestaltet wird, daß er die Intensitätsunterschiede während der Bildung der Referenzsignale annähernd kompensiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Vorlagen (9) bereichsweise erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kom­ pensationsfilter zur Bildung der Referenzsignale ein Farbfilter (8) mit zum ur­ sprünglichen Referenzsignal (16) annähernd komplementärer spektraler Durchlässigkeit im Beleuchtungsstrahlengang für den Abtastspalt (10) ver­ wendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kom­ pensationsfilter zur Beeinflussung der Referenzsignale ein Graufilter (18) mit zur Intensitätsverteilung des ursprünglichen Referenzsignals an dem Detek­ tor (15) annähernd inversem Durchlässigkeitsverlauf in den Strahlengang vor dem Detektor eingeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das inverse Graufilter (18) durch Belichtung eines fotografischen Schwarzweiß-Filmes mit den Referenzhelligkeitssignalen ohne Film (9) in der Detektorebene er­ zeugt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßlicht durch entsprechende Kantenfilter (5, 6) auf den Wellenlängenbereich zwischen 400 und 800 nm beschränkt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei in einer Meßeinrichtung für die spektrale Durchlässigkeit von Farbkopiervorla­ gen eine Lichtquelle (1), ein Spalt (10) und ein Spektrograf (12) mit einem Dispersionselement (14) und einem Flächendetektor (15) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang ein Kompensationsfil­ ter (8, 18) angeordnet ist, dessen spektraler Absorptionsverlauf die Intensi­ tätsunterschiede an dem Detektor (15) während der Bildung eines Refe­ renzsignales ohne Film (9) annähernd ausgleicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensa­ tionsfilter als Farbfilter (8) mit entsprechendem Absorptionsverlauf im Be­ leuchtungsstrahlengang des Abtastspaltes (10) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensa­ tionsfilter als Graufilter (18) mit örtlich unterschiedlicher, zur Intensitätsvertei­ lung des Referenzlichtes ohne Film (9) annähernd inverser Absorption in unmittelbarem Kontakt mit dem Detektor (15) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Beleuchtungsstrahlengang des Spaltes (10) Sperrfilter (5, 6) für Licht der Wellenlängen unter 400 nm und/oder über 800 nm angeordnet sind.