DE2624866C3

DE2624866C3 - Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge

Info

Publication number: DE2624866C3
Application number: DE2624866A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Phys. Dr. 6204 Taunusstein Schroeter
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1979-02-08
Also published as: GB1585196A; US4350438A; DE2624866A1; DE2624866B2; JPS52147776A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge, mit einem, dem Lichtstrom der Lichtquelle ausgesetzten lichtempfindlichen Element, das entsprechend der auf das Material auftreffenden Lichtintensität die Kopierbelichtungszeit der Lichtquelle steuert, und mit einem Kondensator, den ein erster Schalter überbrückt und dessen Aufladung mit dem Einschalten der Lichtquelle beginnt

Bei der Belichtung von lichtempfindlichen Materialien, beispielsweise von Druckplatten, wird im allgemeinen so vorgegangen, daS in Abhängigkeit Von den Eigenschaften des zu belichtenden Materials die Belichtungszeit gewählt wird, wobei die von einem lichtempfindlichen Element direkt oder indirekt gelieferte Spannung aufintegriert wird. Hierzu wird ein Sägezahn erzeugt, dessen Steigung sich als Funktion dieser Spannung ändert Bei längeren Belichtungszeiten wird eine größere Anzahl von Sägezähnen erhalten. Empirisch kann beispielsweise festgestellt werden, wie viele dieser Sägezahne für die richtige Belichtung eines bestimmten Materialtyps erforderlich sind. Diese Zahl wird dann in einem Lichtdosiergerät vorgegeben. Entsprechend der Lichtintensität liefert das lichtempfindliche Element eine mehr oder weniger hohe Spannung, die aufintegriert verschieden lange Sägezähne ergibt und damit bei konstanter Zahl derselben zu verschieden langen Belichtungszeiten führt.

Das Prinzip der Integration von Spannungswerten ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 46 887 bekannt, die ein fotografisches Kopiergerät betrifft, bei dem Änderungen der Lichtintensität der Lichtquelle in der Belichtungszeit berücksichtigt werden. Bei diesem bekannten Gerät ist ein elektrischer Zeitgeber mit einstellbarer Laufzeit vorgesehen, die entsprechend der Lichtintensität an der Kopiervorlage durch einen lichtelektrischen Wandler gesteuert wird. Der Zeitgeber enthält ein Potentiometer für eine der eingestellten Laufzeit entsprechende Gleichspannung, die durch einen Verstärker zeitlich integriert und in einer Vergleichseinrichtung mit einer Vergleichsspannung verglichen wird, wobei die Vergleichseinrichtung ein Steuersignal beim Erreichen einer bestimmten Spannungsdifferenz abgibt Bei diesem Gerät wird der Lichtstrom der Lichtquelle integriert und deren Änderungen in der Belichtungszeit berücksichtigt, es ist aber nicht vorgesehen, für unterschiedlich empfindliche Materialien verschiedene Vergleichspannungen zu verwenden und durch Vergleich der aufintegrierten Gleichspannung ohne Bildung einer Spannungsdifferenz ein Steuersignal zum Schalten der Lichtquelle bzw. einer Blendeneinrichtung zu gewinnen.

Die DE-OS 22 51 334 beschreibt u. a. einen Steuerkreis zur automatischen Regelung der Belichtungszeit, bei dem eine Konstantstromquelle verwendet wird, deren abgegebener Strom zum Laden eines Kondensators durch einen lichtempfindlichen Widerstand geregelt wird. Der Kondensator stößt, sobald er auf eine gewisse Höhe aufgeladen ist, einen elektronischen Schaltkreis an, der Belichtungsorgane abschaltet. Über den Zusammenhang zwischen der Lichtintensität der Beleuchtungsorgane, die den lichtempfindlichen Widerstand bestrahlen und dessen ohmschen Widerstand wird

keine Aussage gemacht.

Aus den deutschen Offenlegungsschriften 20 46887 und 20 30 919 ist sowohl die Verwendung von Fotoelementen als auch von Fotowiderständen als lichtempfindliche Elemente in Schaltkreisen bekann t

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge zu schaffen, mit der unabhängig von Veränderungen der das Material bestrahlenden Lichtquelle durch Alterung, von dem Abstand der Lichtquelle von dem Material und von Schwankungen in der Spannungsversorgung der Lichtquelle, das bei einer vorbestimmten Aufladespannung eines Kondensators des Steuerkreises der Vorrichtung konstante Produkt aus Zeit χ Stromstärke um einen vorgegebenen Faktor vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das lichtempfindliche Element ein Fotowiderstand mit zur Lichtintensität der Lichtquelle umgekehrt proportionalem Widerstand ist, daß der ortsfest im Lichtstrom der Lichtquelle liegende Fotowiderstand mit dem reihenmäßig mit ihm verbundenen Kondensator ein /?C-Glied bildet, daß zur Änderung der Belichtungszeiten eine mit vorgebbarer Frequenz und/oder Pulsbreite getriggerte Schaltstufe die exponentielle Aufladung des Kondensators diskontinuierlich verlängert und daß die geänderte Spannung nach Verstärkung mit einer festen Vergleichspannung in einer Vergleichs-Spannungseinrichtung verglichen wird, um bei Überein-Stimmung der beiden Spannungsgrößen über eine bistabile Schaltung eine Relaisstufe auszulösen, die den ersten Schalter zum Entladen des Kondensators schließt und einen zweiten Schalter im Stromkreis der Lichtquelle öffnet, um diese abzuschalten.

Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen.

Mit der Erfindurg werden die Vorteile erzielt, daß der Schaltungsaufwand im Vergleich zu bekannten Geräten gering ist, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden, und daß durch die Anwendung der Analogtechnik die zeitliche Integration von Sägezähnen entfällt und statt dessen die Spannung an dem Kondensator mit einer fest vorgegebenen Spannung in der Vergleichseinrichtung verglichen wird und sobald diese beiden Spannungswerte gleich sind, ein Schalte- oder Steuersignal von der Vergleichsschaltung an die Blendeneinrichtung bzw. die Lichtquelle abgegeben wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. la und Fig. Ib die der Lichtintensität der Lichtquelle entsprechende Spannung über der Zeit bei einem bekannten Gerät,

Fig.2 den Spannungsverlauf für zwei Intensitäten der Lichtquelle für das erfindungsgemäße Gerät, mit zwei Vergleichsspannungen, die zwei unterschiedlichen, zu belichtenden Materialien mit verschiedenen Empfindlichkeiten entsprechen, sowie den Einfluß der Triggerung auf die Verlängerung der Belichtungszeit, und

F i g. 3 den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Geräts.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung liefert das lichtempfindliche Element eine mehr oder weniger hohe Spannung U\ bzw. U₂, wie Fig. la zeigt. Diese Snannune wird üblicherweise verstärkt und anschließend aufintegriert, beispielsweise in der An, daß ein Sägezahn erzeugt wird, dessen Steigung sich als Funktion der Spannung ändert. Bei längeren Belichtungszeiten wird eine größere Anzahl von Sägezähnen erzeugt. In der Praxis wird so vorgegangen, daß empirisch festgestellt wird, wie viele dieser Sägezähne für die richtige Belichtung eines bestimmten, zu belichtenden Materials erforderlich sind. Diese Anzahl wird dann an der Steuervorrichtung vorab eingestellt

ίο Die unterschiedlichen Spannungen Ui und U₂ ergeben verschieden lange Sägezähne und somit bei konstanter Zahl derselben verschieden lange Belichtungszeiten, wie in F i g. 1 b dargestellt

Demgegenüber ist in F i g. 2 der Spannungsverlauf für zwei Lichtintensitäten I\ und h einer Lichtquelle 30 einer Steuervorrichtung 10 dargestellt, wobei Uc\ und Uoi zwei Vergleichsspannungen sind, die zwei unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Belichtungsempfindlichkeiten entsprechen. Die Vergleichsspannungen Uc\ und Uci werden nachstehend noch näher erläutert.

In Fig.3 belichtet die Lichtquelle 30 ein nicht dargestelltes Material, wie beispielsweise eine Druckplatte. Im Lichtstrom der Lichtqeuelle 30 Hegt ein lichtempfindliches Element 12, bei dem es sich um einen Fotowiderstand handelt, der einen zur Lichtintensität bzw. zum Lichtstrom der Lichtquelle 30 umgekehrt proportionalen ohmschen Widerstand aufweist. Im Strahlengang von der Lichtquelle 30 zu dem Fotowiderstand 12 sind eine Blendeneinrichtung 32 und ein Filter 34 angeordnet Das Filter 34 ermöglicht eine Anpassung des Lichtspektrums der Lichtquelle 30 an die spektrale Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Materials. Im Stromkreis liegt vor dem Fotowiderstand 12 ein Kondensator 22, der zusammen mit dem ohmschen Widerstand des lichtempfindlichen Elements 12 ein KC-Glied bildet. Ein Schalter Si überbrückt den Kondensator 22 und wird bei Beginn der Belichtung, d. h. beim Einschalten der Lichtquelle 30, geöffnet, so daß der Kondensator 22 aufgeladen wird.

Es gilt allgemein mit der Kapazität C eines Kondensators, der Spannung U₀ einer Spannungsquelle und dem ohmschen Widerstand R für den Spannungsverlauf L/am Kondensator

U = lh (l -

Wird mit Hilfe eines Komparators die Spannung U mit einer fest vorgegebenen Spannung U\ verglichen, so ist die Zeit, nach der beide Spannungen gleich groß sind, gegeben durch

Wird der Widerstand R in Gleichung (2) zur Lichtintensität einer Lichtquelle die ein Material belichtet, umgekehrt proportional gesetzt, so daß gilt

dann wird

T ■ I = - a ■ C ■ In M - ~-J - constant.

Nach diesem Prinzip arbeitet das ÄC-Glied, gebildet aus dem Kondensator 22 und dem lichtempfindlichen Element 12 der Steuervorrichtung 10.

Sobald die Lichtquelle 30 eingeschaltet wird, beginnt die Aufladung des Kondensators 22 und die Spannung ■> an diesem wird in den¹ Verstärker 14 entsprechend verstärkt und impedanzmäßig an den Eingang der Vergleichseinrichtung 16 angepaßt. Dies ist erforderlich, da das lichtempfindliche Element 12 einen Widerstand zwischen 100 kß bis 1 ΜΩ besitzt. In der Vergleichsein- :< > richtung 16 wird die Spannung U mit einer fest vorgegebenen Vergleichsspannung Uc verglichen die am Abgriff eines Spannungsteilers, gebildet aus einem der Sollwertgeber 18, 18', 18"... und dem Widerstand 20 anliegt. Die Sollwertgeber 18, 18', 18" sind Potentiometer, die entsprechend der Belichtungseigenschaften des zu belichtenden Materials vorab eingestellt werden. Ein Drehschalter 38 stellt die Verbindung zwischen dem ausgewählten Sollwertgeber und dem Masseanschluß der Steuervorrichtung 10 her. Jedem Sollwertgeber 18, 18', 18" usw. entspricht eine Vergleichsspannung Uc\, Uc^, Uc^... Die Ausgangsspannung der Vergleichseinrichtung 16 dient als die eine Eingangsspannung einer Flip-Flop-Schaltung 24, deren zweiter Eingang von einer Startstufe 28 einen Startimpuls beim Einschalten der Steuervorrichtung 10 empfängt Die Flip-Flop-Schaltung 24 kann beispielsweise einen bistabilen Multivibrator oder eine Zweipunkt-Schaltung umfassen, die als Schaltspannungen für die beiden stabilen Lagen die Ausgangsspannung der 3< > Vergleichseinrichtung 16 und den Startimpuls der Startstufe 28 verwendet. Die Flip-Flop-Schaltung 24 ist mit einer Relaisstufe 26 verbunden, die die beiden Schalter S\ und S2 öffnet und schließt, je nachdem, welche stabile Lage die Flip-Flop-Schaltung 24 ein- r> nimmt. Der Schalter S2 liegt im Stromkreis der Blendeneinrichtung 32, die zwischen der Lichtquelle 30 und dem lichtempfindlichen Element 12 angeordnet ist, wie in F i g. 3 gezeigt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann der Schalter S2 auch im Stromkreis der ίι> Lichtquelle 30 vorgesehen sein, um diese ein- bzw. auszuschalten. In diesem Fall ist es dann nicht notwendig, daß die Blendeneinrichtung 32 betätigt wird, sie dient dann nur der Kollimation der von der Lichtquelle 30 ausgehenden Lichtstrahlen.

Die Steuervorrichtung 10 weist noch zusätzlich eine getriggerte Schaltstufe 36 auf, die eine Änderung der Belichtungszeiten des Materials in einem vorgegebenen Verhältnis entsprechend der gewünschten Grautönung ermöglicht. Durch die getriggerte Schaltstufe können beispielsweise die Belichtungszeiten um ein gerades Vielfaches von ]/2 verlängert werden, wobei die Aufladung des Kondensators 22 nicht kontinuierlich, sondern diskontinuierlich erfolgt Die Wartezeiten zwischen den einzelnen Aufladungen sind dann so ausgelegt, daß die voranstehende Forderung erfüllt wird. Die Schaltstufe 36 liegt im Stromkreis der Steuervorrichtung 10 und ist an dem einen Eingang des Verstärkers 14 angeschlossen, der mit dem lichtempfindlichen Element 12 verbunden ist

Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung ist folgende:

Mit Einschalten des Kopiergeräts wird ein Startimpuls in der Startstufe 28 ausgelöst, der die Flip-Flop-Schaltung 24 ansteuert, die in einer ihrer beiden stabiler Lagen kippt. Dadurch ^cht die Relaisslufe 26 an unc öffnet den Schalter S\ und ..uiiießt den Schalter S2, se daß diese die in F i g. 3 gestrichelt eingezeichnete Lage annehmen. Durch Schließen des Schalters S? wird die I ichtquelle 30 eingeschaltet und das Element 12 vor dem Lichtstrom beaufschlagt. Dadurch wird der Kondensator 22 entsprechend der auf das belichtete Material auffallenden Lichtintensität aufgeladen.

Bei einer anderen Ausführungsform, die niehl dargestellt ist, ist die Lichtquelle 30 ständig eingeschaltet, wobei im Ruhezustand die Lichtquelle 30 nur mit geringer Leistung betrieben wird und erst im eingeschalteten Zustand der Steuervorrichtung 10 auf volle Leistung geht. Dies kann sich vor allem dann ah zweckmäßig erweisen, wenn als Lichtquelle Brenne! eingesetzt werden, die üblicherweise eine längere Anheizzeit haben und durch die voranstehend erwähnte Betriebsweise mit dem Einschalten des Geräts ab sofort auch mit voller Leistung betrieben werden können, da die Anheizperiode entfällt. In diesem Fall betätigt danr der zweite Schalter Sb nur die Blendeneinrichtung 32, die beim Schließen des zweiten Schalters öffnet, so daß das Element 12 voll mit dem Lichtstrom der Lichtquelle 3C beaufschlagt wird. Die Ausgangsspannung des Elements 12 wird im Verstärker 14 verstärkt und gleichzeitig impedanzmäßig an den Eingang der Vergleichseinrichtung 16 angepaßt, an deren zweiten Eingang die Vergleichsspannung Uc anliegt, die über einen der Sollwertgeber 18, 18', 18"... eingespeist wird. Sobald die Spannung U und die Vergleichsspannung Uc gleich sind, kippt die Flip-Flop-Schaltung 24 in ihre andere stabile Lage und betätigt die Relaisstufe 26, die den ersten Schaller S\ schließt und den zweiten Schaller S: öffnet. Durch Schließen des ersten Schalters S\ wird dei Kondensator 22 entladen und durch Öffnen des zweiter Schalters S2 die Stromversorgung der Lichtquelle 3C beendet bzw. die Blendeneinrichtung 32 geschlossen, se daß kein Licht mehr auf das Element 21 auffällt

Die getriggerte Schaltstufe 36 ermöglicht es, die Grautönung, die mittels Graukeile an dem zu belichtenden Material gemessen wird, von Stufe zu Stufe zt verändern, indem die Belichtungszeit, beispielsweise von Stufe zu Stufe um den Wert j/2 verlängert wird. Sol die Grautönung um einen vorgegebenen Faktor dunklet werden, so wird die getriggerte Schaltstufe 36 um eine Einheit weitergeschaltet

Bei der Steuervorrichtung kommt es stets darauf an unabhängig von Einflüssen, wie beispielsweise Alterung der Lichtquelle oder Intensitätsschwankungen während der Belichtung, das lichtempfindliche Material stets richtig, d. h. entsprechend seinen Belichtungseigenschaften, zu belichten. Dies wird dadurch erreicht, daß durch entsprechende Wahl der Kapazität Cdes Kondensators 22, der Spannung U am Ausgang des Elements 12 und der Vergleichsspannung Uc das Produkt T- 1 (Gleichung 4) der Steuervorrichtung 10 der Lichtempfindlichkeit des zu belichtenden Materials angepaßt wird. Bei der Belichtung" eines weiteren lichtempfindlichen Materials, dessen Eigenschaften unterschiedlich zu dem ersten Material sind, ist es dann nur noch erforderlich, in der Steuervorrichtung die Vergleichsspannung Uc zu ändern, nachdem zuvor empirisch die Belichtungseigenschaften des Materials bestimmt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunaen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge, mit einem dem Lichtstrom der Lichtquelle ausgesetzten lichtempfindlichen Element, das entsprechend der auf das Material auf treffenden Lichtintensität die Kopierbelichtungszeit der Lichtquelle steuert und mit einem Kondensator, den ein erster Schalter überbrückt und dessen Aufladung mit dem Einschalten der Lichtquelle beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (12) ein Fotowiderstand mit zur Lichtintensität der Lichtquelle (30) umgekehrt proportionalem Widerstand ist, daß der ortsfest im Lichtstrom der Lichtquelle (30) liegende Fotowiderstand mit dem reihenmäßig mit ihm verbundenen Kondensator (22) ein ÄC-Glied bildet, daß zur Änderung der Belichtungszeiten eine mit vorgebbarer Frequenz und/oder Pulsbreite getriggerte Schaltstufe (36) die exponentiell Aufladung des Kondensators (22) diskontinuierlich verlängert und daß die geänderte Spannung nach Verstärkung mit einer festen Vergleichsspannung (U_c) in einer Vergleichspannungseinrichtung (16) verglichen wird, um bei Übereinstimmung der beiden Spannungsgrößen über eine bistabile Schaltung (14) eine Relaisstufe (26) auszulösen, die den ersten Schalter (S 1) zum Entladen des Kondensators (22) schließt und einen zweiten Schalter (52) im Stromkreis der Lichtquelle (30) öffnet, um diese abzuschalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab eine Anzahl von Sollwertgebern (18, 3^r> 18', 18" ...) in Form von Potentiometern, die entsprechend den Belichtungseigenschaften des zu belichtenden Materials einstellbar sind, vorgesehen sind, die einzeln über einen Drehschalter (38) mit einem Widerstand (20) verbindbar sind und mit diesem einen Spannungsteiler bilden, dessen Abgriff mit dem einen Eingang ( + ) der Vergleichseinrichtung (16) und deren anderer Eingang ( —) mit dem Ausgang des Verstärkers (14) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flip-Flop-Schaltung (24) vorgesehen ist, die als Schaltspannungen für ihre beiden stabilen Lagen die Ausgangsspannung der Vergleichseinrichtung (16) und einen Startimpuls einer Startstufe (28) eines Lichtkopier- ^r> <> gerätes beim Einschalten empfängt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flip-Flop-Schaltung (24) eine Relaisstufe (26) nachgeschaltet ist, die den ersten Schalter (Si) und einen zweiten Schalter (S₂), der im τ> Stromkreis der Lichtquelle (30) liegt bzw. die Blendeneinrichtung (32) zwischen der Lichtquelle (30) und dem Element (12) betätigt, entsprechend der Relaisstellung öffnet oder schließt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der fao Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die getriggerte Schaltstufe (36) im Stromkreis des Lichtdosiergeräts (10) in Reihe mit dem lichtempfindlichen Element (12) liegt und gemeinsam mit diesem an dem einen Eingang des Verstärkers (14) b5 angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (30) stets eingeschaltet ist und der zweite Schalter (S 2) einen Verschluß (32) betätigt