-
Belichtungssteuerungsverfahren und nach dem Verfahren
-
arbeitendes Farbkopiergerät
Belichtungssteuerungsverfahren
und nach dem Verfahren arbeitendes Farbkopiergert Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung fotographischer Kopien von eine
Negativvorlage, wobei die Farbdichten der Vorlage bezüglich der drei Grundfarben
integral gemessen und ihre Abweichungen von den entsprechenden Farbdichten einer
Referenzvorlage ermittelt werden, die Farbdichteabweichungen einer Korrektur unterworfen
und die korrigierten Farbdichteabweichungen zur Steuerung des Farbgleichgewichts
der Kopie herangezogen werden.
-
Solche auf integraler Transparenz- bzw. Dichtemessung basierende Belichtungssteuerungsverfahren
bzw. danach arbeitende FarbkopiergerEte sind beispielsweise aus US-PS 3 482 916,
DT-PS 972 204, DT-AS 1 303 737 und DT-AS 1 914 360 bekannt. Es ist auch bekannt,
dass diesen Verfahren aufgrund der Integralmessung gewisse Grenzen gesetzt sind,
welche den mess- und regeltechnischen Aufwand immens steigen lassen, wenn die Rate
an unbefriedigenden Kopien unter ein gewisses Mass gesenkt werden soll. Unter anderem
stellt bekanntlich insbesondere die Unterscheidung von Farbstichen und Dominanten
bei diesen Verfahren eine der Hauptschwierigkeiten dar.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Belichtungssteuerungsverfahren zu
schaffen, das mit möglichst geringem Aufwand zu einer ausreichenden Quote befriedigender
Kopien führt.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Farbdichteabweichungen
bei der Korrektur auf einen Werte bereich von -F etwa der durch die variierende
Maskierungsqualität
bedingten mittleren Dichteschwankung des Vorlagenmaterials
begrenzt werden.
-
Die Erfindung betrifft auch ein nach dem Verfahren arbeitendes Farbkopiergerät.
Dieses ist versehen mit Mitteln zum Abbilden einer Kopiervorlage auf ein fotoempfindliches
Empfängermaterial, welche Mittel eine Lichtquelle, eine Abbildungsoptik und einen
Satz in den Kopierstrahlengang einbringbarer Kopierfilter umfassen, mit fotoelektrischen
Mitteln zum Ausmessen des von der Kopiervorlage ausgehenden Lichts und mit einer
mit den fotoelektrischen Mitteln zusammenarbeitenden und auf die Kopierfilter einwirkenden
automatischen Steuerung der Belichtung des Empfängermaterials, welche Belichtungssteuerung
die Abweichungen der Farbdichten und der Neutraldichte der Vorlage von den entsprechenden
Dichten einer Referenzvorlage bestimmt und einer Korrektur unterwirft und die korrigierten
Dichteabweichungen zur Steuerung der Belichtungszeiten in den drei Grundfarben und
damit des Farbgleichgewichts und der Gesamthelligkeit der Kopie auswertet, und ist
gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungssteuerung Mittel
zur Beschränkung der korrigierten Farbdichteabweichungen auf einen Wertebereich
von etwa + 0,15 umfasst.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Prinzipskizze eines Ausflihrungsbeispiels eines
erfindungsgemässen Kopiergeräts und Fig. 2-4 Diagramme zur Erläuterung des erfindungsgemässen
Verfahrens.
-
Der Aufbau des dargestellten Farbkoplergerats entspricht im Prinzip
dem bekannter Geräte dieser Art, beispielsweise etwa dem gemäss der US-PS 3 482
916 oder der DT-PS 972 204.
-
Das Kopiergerät umfasst eine Kopierlichtquelle L mit Kugelreflektor
2, einen Kondensor 3, einen Wärmeschutzfilter 4, drei subtraktive Kopierfilter 5,
6 und 7 mit den dazugehorigen Filterservos 8, 9 und 10, einen innen verspiegelten
Lichtmischschacht 11 mit Streuscheiben 12a und 12b, eine Bühne 13 ftir die Kopiervorlage
14, eine Abbildungsoptik 15, einen Fotozellenträger 16 mit Fotozelle 17 und zugehörigem
Servo 18, einen Schwarzverschluss 18 mit Verschlusservo 20, eine Auflage 21 fUr
das fotoempfindliche Empfängermaterial 22 und eine elektronische Belichtungssteuerung
23, welch letztere aufgrund der von der Fotozelle 17 erzeugten, den Transmissionsgraden
der Kopiervorlage 14 entsprechenden und in einem Analog-Digitalwandler 23c in digitale
Form gebrachten Messignale und aufgrund von Uber eine Tastatur 23b eingegebenen
Belichtungsparametern die Kopierfilter 5, 6 und 7 und den Schwarzverschluss 19 betätigt
und damit die Belichtung des Empfängermaterials 22 steuert.
-
Die Belichtungssteuerung 23 ist durch einen handelstiblichen Mikrocomputer
(z.B. SBC 80/20 der Firma Intel Inc. Santa Clara US) realisiert, könnte selbstverständlich
aber auch in gewöhnlicher Hardware implementiert sein.
-
Abgesehen von der noch näher zu beschreibenden Belichtungssteuerung
23 besteht der wesentlichste Unterschied des dargestellten Kopiergeräts gegentiber
den bekannten Geräten dieser Art darin, dass anstelle mehrerer, durch entsprechende
Messfilter auf je eine der drei Grundfarben sensibilisierter Fotozellen nur eine
einzige Fotozelle 17 vorhanden ist, der kein farbselektiver Messfilter vorgeschaltet
ist und die somit nicht farbselektiv ist. Selbstverständlich könnten, sollte dies
aus irgendwelchen GrUnden erforderlich oder zweckmässig sein, auch meherere Fotozellen
vorgesehen sein. Wesentlich ist lediglich, dass diese Fotozellen keine farbselektiven
Messfilter vorgeschaltet haben und somit mit dem unverfälschten Kopierlicht beaufschlagt
werden.
-
Die Bestimmung der Transmissionsgrade bzw. Farbdichten der Kopiervorlage
in den drei Grundfarben Rot, Blau und Grün erfolgt unter Ausnutzung der subtraktiven
Kopierfilter 5,6 und 7 anhand von vier aufeinanderfolgenden Messungen, bei welchem
sich der Reihe nach alle drei, zwei, ein und kein der drei Kopierfilter im Strahlengang
befinden. Entsprechend wird die Fotozelle 17 der Reihe nach mit dem von allen Filtern
mehr oder weniger stark durchgelassenen Infrarot-Anteil des Kopierlichts (drei Filter),
mit dem Infrarot-Anteil und Licht einer Grundfarbe (zwei Filter), mit Infrarot-Anteil
und Licht zweier Grundfarben (ein Filter) und schliesslich mit Weisslicht inklusive
Infrarotanteil beaufschlagt. Die sich dabei ergebenden Messwerte seien mit, IM1
bis 1M4 bezeichnet.
-
Die den Transmissionsgraden in den drei Grundfarben entsprechenden
Werte I1, 12 und I3 werden nun in der Belichtungssteuerung aus den Messwerten 1M1
-IM4 gemäss den folgenden Formeln rechnerisch ermittelt: I1 = IM2 - K1 # IM1 I2
= IM3 - K2 # IM2 - K3 # IM1 (I) I3 = IM4 - K4 # IM3 Darin bedeuten K1 bis K4 empirisch
ermittelte Konstanten, welche die spektrale Zusammensetzung des Lampenlichts und
die spektrale Empfindlichkeit der Fotozelle beinhalten.
-
Die Ermittlung dieser Konstanten erfolgt zweckmässig durch Ausmessen
von Kopiervorlagen mit bekannten Transmissionsgraden. Praktische Werte sind: 1,0
# K1 # 1,1, 4 # K2 # 5, 3 # K3 # 4, 1,5 # K4 # 2,5.
-
Die Relhenfolge des Ausschwenkens der Kopierfilter aus dem Kopierstrahlengang
ist an sich belanglos,in in der Praxis hat sich jedoch die Folge Gelb, Magenta,
Cyan als zweckmässig herausgestellt, da dtlniit die geringsten Messfehler bar sind.
Damit entspricht I1 dem Transmissionsgrad der
Kopiervorlage ftlr
Blau, I2 dem Transmissionsgrad für GrUn und 13 dem fUr Rot.
-
Vor bzw. zu Beginn jedes Kopiervorgangs befinden sich die Kopierfilter
5,6 und 7, die Fotozelle 17 und der Schwarzverschluss 19 im Strahlengang, sodass
kein Licht -uf das Empfängermaterial 22 auftreffen kann. Sobald eine zu kopierende
Vorlage richtig auf der Vorlagenbuhne 13 positioniert ist, erhält die Belichtungssteuerung
23 Uber einen Eingang 23a einen Startbefehl, der den Ablauf eines Kopierzyklus bewirkt.
Der Startbefehl kann beispielsweise von Hand oder von einem nicht gezeigten Kerbenabtaster
erzeugt werden.
-
Der Kopierzyklus läuft wie folgt ab: 1. Uebernahme und Speicherung
des ersten Messwerts IM1 2. Ausschwenken des ersten Kopierfilters 3. Uebernahme
und Speicherung des zweiten Messwerts 1M2 4. Ausschwenken des zweiten Kopierfilters
5. Uebernahme und Speicherung des dritten Messwerts 1M3 6. Ausschwenken des dritten
Kopierfilters 7. Uebernahme und Speicherung des vierten Messwerts 1M4 8. Ausschwenken
der Fotozelle aus dem Kopierstrahlengang 9. Berechnung der Werte I1 bis I3 gemäss
den weiter vorne aufgeftihrten Formeln 10. Berechnung der Belichtungszeiten fUr
die drei Grundfarben aus I1 bis I3 11. Oeffnen des Schwarzverschlusses - Beginn
der Belichtung 12. Sukzessives Einschwenken der drei Kopierfilter in den Strahlengang
gemäss den in 10 berechneten Belichtungszeiten 13. Schliessen des Schwarzverschlusses
- Ende der Belichtung 14. Rückeinschwenken der Fotozelle in den Strahlengang.
-
Die zur Durchführung dieses Funktionsablaufes erforderliche Programmierung
des die Belichtungssteuerung bildenden Mikrocomputers ist jedem Fachmann geläufig
und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung. Der Funktionsschritt 10, d.h. die
Berechnung der Belichtungszeiten aus den Transmissionsgraden der Vorlage in den
drei Grund-tarben,wird weiter unten noch näher erläutert. Die Funktionsschritte
11 und 12, also die eigentliche Belichtung, erfolgen nach den wohlbekannten Prinzipien
der subtraktiven Belichtungssteuerung, wie sie beispielsweise in den eingangs. angeführten
Literaturstellen ausführlich beschrieben sind.
-
Aus dem vorstehend beschriebenen Kopierzyklus geht hervor, dass die
Kopierfilter nach der Messung der Kopiervorlage vollständig aus den Kopierstrahlen
ausgeschwenkt sind und sich damit in Bereitschaftsstellullg für den an dem tIessvorgang
anschliessenden Belichtungsvorgang befinden. Diese sehr zweckmässige zeitliche Anordnung
des Messvorgangs hat den wesentlichen Vorteil, dass die Kopierfilter für das Messen
selbst keine zusätzlichen Bewegungen ausfUhren müssen, d.h. insgesamt nicht mehr
Bewegungen durchführen, als für die Vorbereitung der Belichtung (Ausschwenken aus
dem Strahlengang) und die Belichtung selbst (RUckeinschwenken) ohnehin erforderlich
sind.
-
In gewissen Fällen kann auch auf die Messung des Infrarotanteils
verzichtet werden, sofern beispielsweise durch einen IR-Filter dafür Sorge getragen
ist, dass die Fotozelle kein oder zumindest nur unerhebliche Mengen an Infrarot-Licht
empfängt. In diesem Falle würden die Konstanten Kl und K3 selbstverständlich entfallen
und der erste Messwert gleichzeitig direkt den Transmissionsgrad der Kopiervorlage
in einer Grundfarbe angeben.
-
Zur Ermittlung der Belichtungszeiten werden die Transmissionsgrade
I1, 12 und I3 zunächst wie üblich logarithmiert und ergeben so die drei Farbdichten
DR, DB, DG des zu kopierenden Negativs. Anschliessend werden die Farbabweichungen
gebildet, worin DBN, GN und DRN die Farbdichten eines Referenznegativs bedeuten.
Diese Referenzfarbdichten werden bei der erstmaligen Einstellung des Kopiergeräts
auf dieselbe Art gemessen wie die der Kopiervorlagen und in einem Speicher des Mikrocomputers
abgespeichert.
-
Aus den Farbabweichungen wird dann gemäss der Formel
die DichteabweichungD ermittelt und diese von den Farbabweichungen abgezogen, sodass
sich drei Relativfarbabweichungen
ergeben. Die Grössen a, b und c sind konstante Faktoren, deren Summe gleich 1 ist.
Praktische Werte sind etwa 0,03 # a # 0,04; 0,5 (bA 0,6; 0,3 N< c # 0,4.
-
Aus diesen relativen Farbabweichungen
werden nun nach gekrümmten Kennlinien drei korrigierte Farbabweichungen AB ,iG undAR*
ermittelt. Ein Beispiel für eine gekrUmmte Kennlinie ist in Fig.2 gezeigt. Die Kennlinie
stellt die Beziehung
in graphischer Form dar.AF und #F stehen stellvertretend für die rTrei korrigierten
bzw. relativen Farbabweichungen in den drei Grundfarben. CF und SF sind konstante
empirische Parameter. Praktische Werte sind : 0,05#CF#0,15 und 0,5#SF#1. CF gibt
den Korrekturbereich an, während SF die Steigung der Kennlinie im Nullpunkt bedeutet.
-
Anstelle der oben angegebenen Beziehung fürA F könnten auch ähnliche
andere Beziehungen, beispielsweise etwa
| iX F = CF. AF . (1 + S F ) S (Va) |
| oderAF = CF.arctan k. AF |
verwendet werden. CF undk wären auch hier wieder empirische Parameter.
-
Das wesentlichste Merkmal dieser Farbkorrektur ist die Begrenzung
der Korrektur für stark vom Farbgleichgewicht abweichende Negative. Der maximale
Korrekturbereich beträgt + CF und wird entsprechend den in der Praxis vorkommenden
mittleren Dichteschwankungen der Negativfilmmasken gewählt.
-
Durch diese Begrenzung der Korrektur erhält man einen nahezu idealen
Kompromiss zwischen Vollkorrektur und Nullkorrektur mit deren spezifischen Nachteilen.
-
Die Korrekturkennlinie könnte sich theoretisch auch aus drei geradlinigen
Teilen zusammensetzen. Der sanfte, abgerundete Uebergang zwischen den beiden horizontalen
Teilen und dem Mittelteil der Kennlinie hat aber gewisse rechentechnische Vorteile
und verhindert vor allem schlagartige Farbänderungen innerhalb einer Serie von Kopien
oder bei Mehrfachkopien ein und desselben Negativs.
-
Nach der Berechnung der korrigierten Farbabweichungen A F* wird nun
auch noch die für die Gesamthelligkeit der Kopie massgebende korrigierte Neutraldichteabweichung
AD* berechnet. Diese setzt sich aus einem vom Farbgleichgewicht abhängigen Term
A D und einem motiva'shängigen Term
| Der zusammen. Der TermnD wird aus der Formel |
| AD = a. A B* + b AG* + c. A R* (VI) |
bestimmt, worin a, b und c die schon weiter oben definierten empirischen Konstanten
sind.
-
Der motivabbängige Term iDM wird in zwei Schritten bestimmt.
-
Und zwar wird dabei von der Tatsache ausgegangen, dass sich die Neutraldichten
von mit einer Blendenreihe aufgenommenen Fotos von farbigen. Objekten im Gegensatz
zu Fotos von rein grauen Objekten nicht linear zur Aufnahmeblende verhalten, sondern
insbesondere im Unterbelichtungsbereich stark von der Linearität abweichen. Diese
Verhältnisse sind in Fig. 3 gezeigt. FB ist die Dichte-Blende-Kurve für ein farbiges
Motiv, GB die Kurve für ein rein graues Motiv. N bezeichnet die Normalblende ftir
das Referenznegativ. Im ersten Korrekturschritt wird nun diese Nichtlinearität ausgeglichen,
die Dichte-Blende-Kennlinie also gewisser Massen rektifiziert.
-
Dazu wird dieDichteabweichung AD D gemäss der Formel
in eine rektifizierte Dichtebaweichung ADr umgerechnet.
-
X bedeutet in dieser Formel eine empirische Konstante; praktische
Werte liegen bei 0,6 - 1,0, insbesondere etwa 0,8.
-
Der Vorteil dieser Kennlinien-Rektifizierung liegt vor allem in der
dadurch möglichen blendenunabhängigen weiteren Behandlung bei der als zweiter Schritt
folgenden motivabhängigen Dichtekorrektur.
-
Diese zweite Dichtekorrektur ist rein empirisch. Die Negative werden
visuell einer von fünf oder mehr vorgesehenen !'otivgruppen zugeordnet und nach
für jede Gruppe eigenen Parametern bzw. Vorschriften kopiert. Die Auswahl der richtigen
motivbezogenen Parameter bzw. Belichtungsvorschriften erfolgt manuell über die Eingabetastatur
23 b.
-
Für die Korrektur wird die rektifizierte Dichteabweichung #Dr gemäss
einer der nur beispielsweise angeführten Formeln
in eine Motivdichteabweichung ADM umgerechnet. In diesen Formeln bedeuten CDE, CEX,
CD und Y wieder empirische Parameter, welche durch Testreihen ermittelt werden kennen.
-
Praktische Werte liegen bei: 0#CDE#0,6, 0#CD#0,5; 1 # y # 3; 0,5 #
CEX # 2. Vorzugsweise Werte sind beispielsweise CDE ~ 0,4; CD ~ 0,3; y ~ 2; CEX
~ 1. Die Parameter bzw.
-
die Formeln können für die einzelnen Motivgruppen verschieden gewählt
werden, sodass für jede Motivgruppe eine optimale Korrektur möglich ist. Fig. 4
veranschaulicht einige Beispiele für die obenstehenden Zusammenhänge zwischen ADr
und ADM graphisch. Die Geraden VK und UK sind die Kennlinien für die herkömmliche
Voll- bzw. Unterkorrektur.
-
Die Grundkorrektur und die Motivkorrektur könnten selbstverständlich
auch in einem einzigen Schritt durchgeführt werden.
-
Dazu bräuchte lediglich die Formel VII mit einer der Formeln VIII
kombiniert zu werden.
-
Aus der Motivdichteabweichung #DM und dem Korrekurterm wird schliesslich
die korrigierte Neutraldichteabweichung #D* = #DM + #D gebildet. Somit stehen nunmehr
sämtliche fflr die Belichtung erforderlichen Eingangsgrössen zur Verfügung. Es sind
dies die drei korrigierten Farbabweichung A B*, #G* und AR* und die korrigierte
Neutraldichteabweichung #D*. Die Berechnung der drei Farbbelichtungszeiten tB, tG
und tR erfolgt nun in klassischer Weise gemäss den Beziehungen tB = tBN. 10 dB tG
tGN. 10 G tR = tRN. 10 dR worin tBR> tGN, tRN die in einem Speicher abgespeicherten
Belichtungszeiten des schon erwähnten Referenznegativs sind und dB, d und dR die
jeweils um AD* vergrösserten korrigierten
Farbabweichungen #B*,
G* bzw. R' bedeuten.
-
Der Programmschritt 10, d.h. die Berechnung der Belichtungszeiten,
gliedert sich somit in eine Reihe von Unterschritten auf, welche nachstehend nochmals
übersichtlich zusammengestellt sind: 10.1 Berechnung von DB, DG und DR durch Logarithmieren
von I1-I3 10.2 Berechnung von #B, #G und #R gemäss Formel (II) 10.3 Berechnung von
ND gemäss Formel (III) 10.4 Berechnung vonB, #G G und 9 R gemäss Formel (IV) 10.5
Berechnung von #B*, #G* und #R* gemäss Formel (V) 10.6 Berechnung von zu D gemäss
Formel (VI) 10.7 Berechnung von #Dr gemäss Formel (VII) 10.8 Berechnung von #DM
gemäss Formel (VIII) 10.9 Berechnung von #D* = #DM + #D 10.10 Berechnung von tB,
tG und tR gemäss Formel (IX) Die für die Durchführung dieser Berechnungsvorgänge
nötige Programmierung des Mikrocomputers ist jedem Fachmann geläufig und braucht
deshalb nicht näher erläutert zu werden.
-
Die vorstehend beschriebene Kopiervorrichtung liefert trotz des verhältnismässig
geringen apparativen Aufwands qualitativ bessere Kopien als vergleichbare Vorrichtungen
herkömmlicher Art.
-
L e e r s e i t e