DE3938841C2 - Fotografisches Farbkopiergerät und Verfahren zur Analyse einer Vorlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fotografisches Farbkopiergerät gemäß Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Farbanalyse einer Vorlage, insbesondere zur Steuerung der Belichtung in einem fotografischen Farbkopiergerät, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 14.

Ein Farbkopiergerät der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der US-A-4,589,766 bekannt. Bei der dort beschriebenen Steuerung der Belichtung in dem fotografischen Farbkopiergerät wird versucht, mit Hilfe spezieller optischer Meßfilter die spektrale Empfindlichkeit (den Farbgang) der fotoelektrischen Detektoreinrichtung für die Kopier­ vorlage möglichst genau auf diejenige des Kopiermaterials abzustimmen. Solche speziel­ len Meßfilter sind aufgrund der erforderlichen Präzision nur sehr schwer und mit entsprechendem Aufwand herstellbar. Überdies müssen jeweils bei Änderungen der Gegebenheiten, insbesondere bei Verwendung von Kopiermaterial mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, jeweils neue, entsprechend angepaßte Meßfilter eingesetzt werden, was den Aufwand zusätzlich vergrößert und überdies noch zusätzliche Rüst­ zeiten verursacht.

Aus DE 33 17 804 A1 und aus EP 12 713 A1 sind ebenfalls Farbkopiergeräte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt.

Durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 14 definiert ist, werden nun diese Schwierigkeiten behoben und die Aufgabe gelöst, die für die Belichtungssteuerung maßgeblichen Analysewerte (Farbauszugswerte) der Kopiervorlage ohne spezielle Meßfilter zu bestimmen. Insbesondere soll durch die Erfindung auch die Voraussetzung geschaffen werden, bereits in einigen wenigen Meßvorgängen die für die Belichtungssteu­ erung nötigen Informationen aus dem zu kopierenden Teil der Kopier­ vorlage zu bestimmen, während bei den bislang bekannten Vorrichtungen dies nur durch zeitaufwendiges sequentielles Abrastern der Kopiervorlage möglich ist.

Bevorzugte Varianten, Weiterbildungen und vorteilhafte Ausbildungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Im folgenden wird die Erfindung mit den ihr als erfindungswesentlich zugehörigen Einzelheiten anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Farbkopiergerätes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer fotoelektrischen Meß- und Analyseanordnung und

Fig. 3 bis 13 Diagramme zur Erlauterung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Das erfindungsgemäße Farbkopiergerät umfaßt im wesentlichen zwei Stationen, welche von einer streifenförmigen Kopiervorlage N hinter­ einander durchlaufen werden. Die Transportrichtung ist durch den Pfeil F angedeutet. In der ersten Station erfolgt die Abtastung der Kopier­ vorlage N und in der zweiten Station wird die Kopiervorlage N auf lichtempfindliches Kopiermaterial P abgebildet.

Mit Ausnahme der noch zu erklärenden Unterschiede in der Meßanordnung der ersten Station ist das fotografische Farbkopiergerät aufgebaut wie herkömmliche Geräte dieser Art, beispielsweise etwa die aus den US-PS Nr. US-A-4,092,067, US-A-4,101,216 und US-A-4,279,505 bekannten. In Fig. 1 sind daher auch nur die wesentlichen, für das Verständnis der Erfindung notwendigen Komponenten eines solchen Farbkopiergerätes dargestellt. Es umfaßt eine Kopierlichtquelle 1, einen Satz servogesteuerter Farb­ filter 2 oder ähnliches, eine Abbildungsoptik 3, eine eine Meßlicht­ quelle und einen fotoelektrischen Empfänger beinhaltende Meßanordnung 4 und eine Rechen- und Steuereinheit 5 und 5a für die Belichtungssteuerung.

Fotografische Farbkopiergeräte dieses prinzipiellen Aufbaus sind bei­ spielsweise die weltweit eingesetzten Hochleistungsprinter Modelle 3139, 3140, 3141 oder 3142 der Anmelderin. Bei den genannten Hochleistungs­ printern erfolgt die Ausmessung der Kopiervorlage bereichsweise, bei­ spielsweise mit einer Auflösung von rund 100 Abtastbereichen (Punkten) je Vorlage. In jedem Abtastbereich werden mittels geeigneter Meßfilter die drei sogenannten Farbauszugswerte für die Farben Rot, Blau und Grün bestimmt, die näherungsweise den Empfindlichkeiten des Kopiermaterials entsprechen. Diese etwa 300 Farbauszugswerte werden dann auf an sich bekannte Weise nach verschiedenen Kriterien zur Bestimmung der Kopier­ lichtmengen ausgewertet und danach die Belichtung des lichtempfindlichen Kopiermaterials P gesteuert.

Das erfindungsgemäße Farbkopiergerät unterscheidet sich nun von den bekannten Printern in erster Linie in der Meßanordnung 4 und der Art und Weise, wie die für die Belichtungssteuerung maßgeblichen Farbauszugs­ werte der Kopiervorlage gewonnen werden. Die den bekannten spektraler Empfindlichkeiten des Kopiermaterials P entsprechenden Farbauszüge fuhr die Farben Rot, Blau und Grün werden nicht mehr sukzessive über den Umweg von optischen Meßfiltern bestimmt, sondern das von der Kopiervorlage N bzw. dem zu analysierenden Bereich davon stammende Meßlicht wird in einem aus der Physik bekannten Michelson Interferenz-Spektrometer zur Interferenz gebracht. Das photoelektrisch detektierte Interferogramm wird elektronisch oder rechnerisch zu Farbauszugswerten verarbeitet und diese werden wieder in üblicher Weise zur Belichtungssteuerung ausgewertet. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß mit nur einer oder wenigen Messung(en) die Farbauszüge für Rot, Grün und Blau bestimmt werden können, mehr noch erlaubt die Auswertung des Interferogramms Farbaus­ zugswerte für beliebige Wellenlängen aus dem Spektrum des von der Kopiervorlage N stammenden Meßlichtes zu bestimmen. Diese Meßan­ ordnung 4 zusammen mit einem geeigneten Feld fotoelektrischer Sensoren, vorzugsweise einem CCD-Bildsensor (Charge Coupled Device - ladungs­ gekoppelte Bildsensor-Anordnung) geeigneter örtlicher Auflösung, erlaubt die Analyse des gesamten zu kopierenden Teils der Kopiervorlage N in wenigen, typisch nur zwei Meßvorgängen. Jeder Punkt der Kopiervorlage wird dabei wieder in einen (durch einen einzelnen Sensor oder eine Anzahl von Einzelsensoren definierten) Punkt auf dem CCD-Bildsensorfeld ab­ gebildet.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der für diese Zwecke geeigneten fotoelektrischen Meßanordnung schematisch dargestellt. Die Kopier­ vorlage N befindet sich im Strahlengang einer Meßlichtquelle 41. Ein Vorfilter 42 ist unmittelbar nach der Meßlichtquelle 41 angeordnet, um die spektrale Zusammensetzung des Lichtes an die spektrale Empfindlich­ keit des Bildsensors 49 anzupassen. Durch einen zwischen dem Vorfilter 42 und der Kopiervorlage N angeordneten Kondensor 43 gelangt das Meßlicht auf die Eintrittsoptik 44 des Michelson Interferenz-Spektrometers. Die Kopiervorlage N ist in der Brennebene der Eintrittsoptik 44 angeordnet, so daß das von jedem Punkt der Kopiervorlage N stammende divergente Meßlichtbündel L nach Durchtritt durch die Eintrittsoptik in ein Parallelstrahlenbündel umgeformt wird. Das Interferenz-Spektrometer selbst umfaßt ein Strahlteilerelement, vorzugsweise einen halbver­ silberten Spiegel 45, welcher das Meßlicht in zwei Parallelstrahlen­ bündel L₁ und L₂ aufspaltet, und zwei vorzugsweise senkrecht zu den Ausbreitungsrichtungen der Teilstrahlenbündel L₁ und L₂ angeordnete Spiegel 46 und 47, von denen einer 46 feststehend und der andere 47 beweglich ist. Diese drei Elemente 45, 46 und 47 sind so zueinander ausgerichtet, daß der Strahlteilerspiegel 45 in der winkelhalbierenden Ebene zwischen dem feststehenden Spiegel 46 und dem beweglichen Spiegel 47 angeordnet ist, und können an einer gemeinsamen Halterung, wie in Fig. 2 durch den Montagewinkel 60 angedeutet ist, separat befestigt sein, um diesen erschütterungsempfindlichsten Teil der Meßanordnung mechanisch vom Printer zu entkoppeln. Der zum vom Strahlteilerspiegel 45 transmittierten Parallelstrahlbündel L₁ gehörige Spiegel 46 ist vorzugs­ weise auf einer Dreipunkthalterung 59 montiert, welche ein manuelles oder gegebenenfalls ein automatisches Ausrichten und Justieren des Spiegels 46 erlaubt. Die exakte Justierung des Spiegels 46 wird von einer vorzugs­ weise optischen Überwachungseinheit 58 auf thermische und zeitliche Stabilität kontrolliert und gegebenenfalls durch die mit der Über­ wachungseinheit 58 zusammenarbeitende Rechen- und Steuereinheit 5 und 5a automatisch nachgeregelt. Der zum vom halbversilberten Spiegel 45 abgelenkten Parallelstrahlbündel L₂ gehörige zweite Spiegel 47 ist über eine Antriebsvorrichtung 50 und eine zugehörige Antriebssteuereinheit 51 in und gegen die Ausbreitungsrichtung des zweiten Parallelstrahlen­ bündels L₂ bewegbar, und somit der Abstand zwischen dem halbversilberten Strahlteilerspiegel 45 und dem zweiten Spiegel 47 einstellbar. In der Ausgangslage sind die beiden Spiegel 46 und 47 sind relativ zum Strahl­ teilerspiegel 45 so angeordnet, daß interferierende Lichtstrahlen 11 und 21 bzw. 12 und 22 der Teilstrahlenbündel L₁ und L₂ gleich weite Wege vom Strahlteilerspiegel 45 zum jeweiligen Spiegel 46 bzw. 47 zurücklegen, d. h. die beiden Spiegel 46 und 47 sind gleich weit vom Strahlteiler­ spiegel 45 entfernt.

Die Verschiebung des beweglichen zweiten Spiegels 47 aus seiner Ruhelage wird vorzugsweise von einer interferometrisch arbeitenden Wegmessein­ richtung überwacht. Diese umfaßt eine Laserquelle 53, eine halbver­ silberte Glasplatte 54 zur Aufspaltung des Laserstrahls K in zwei Teilstrahlen, einen weiteren Ablenkspiegel 55, zwei fotoelektrische Sensoreinrichtungen 56 mit integrierten Verstärkern und je einem Analog- Digital-Wandler und eine Auswerteeinheit 52, die mit der Rechenein­ heit 5a in Verbindung steht.

Jeder Teilstrahl des von der halbversilberten Glasplatte 54 aufge­ spaltenen Laserstrahls K wird zum Michelson Spektral-Interferometer gelenkt, nach dem Durchlaufen des Interferometers zu einem Laserinter­ ferogramm überlagert und von den Sensoreinrichtungen 56 detektiert. Aus dem detektierten Laserinterferogramm ermittelt die Auswerteeinheit 52 den Verschiebeweg des beweglichen Spiegels 47, dessen 2-facher Wert dem Wegunterschied s zwischen den interferierenden Lichtstrahlen 11 und 21 bzw. 12 und 22 entspricht, und gibt diese Daten an die Recheneinheit 5a weiter.

Zur Bestimmung des Verschiebewegs s genügt auch eine der Sensoreneinrich­ tungen 56 und 57 allein. Die andere dient zur Überwachung der korrekten Spiegelausrichtung (in einer Dimension). Es könnte auch noch eine weitere Sensoreinrichtung vorgesehen sein, mit der sich dann die Spiegelausrich­ tung in einer zweiten Dimension überwachen ließe.

Die Teilstrahlenbündel L₁ und L₂ werden nach Reflexion an den zugehörigen Spiegeln 46 und 47 reflektiert. Am Ort des Strahlteilerspiegels 45 überlagern sich die Teilstrahlenbündel L₁ und L₂ zu einem Interfero­ gramm I und werden mittels einer Sammellinse 48 zu einem Fotodetektor oder Bildsensor 49 gelenkt, welcher etwa dem beweglichen Spiegel 47 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Bildsensor 49 kann durch ein einzelnes Fotoelement realisiert sein, welches dann über das Bild gescannt wird, vorzugsweise aber ist er als flächiger CCD-Bildsensor gängiger Bauweise und geeigneter örtlicher Auflösung (bis zu 500×500 und mehr Einzel-Fotosensoren) ausgebildet. Im Anschluß an den Bildsensor 49 ist ein Verstärker und ein Analog-Digital Wandler 61 angeordnet, welcher die aus der Detektion des Interferogramms I gewonnenen elektrischen Meßsignale I(s) in eine fuhr die Rechen- und Steuereinheit 5 geeignete Form umwandelt. Die Recheneinheit 5a ermittelt aus den Meßsignalen I(s) die Farbauszugswerte auf elektronische oder rechnerische Weise, und gibt diese an die Steuereinheit 5 weiter, in der sie in üblicher Weise zur Belichtungssteuerung ausgewertet werden.

Das aus der Transmission der Kopiervorlage N stammende Meßlicht L wird bei Durchgang durch den Strahlteilerspiegel 45 in zwei Teilstrahlen­ bündel L₁ und L₂ aufgespalten. Nach Reflexion an dem feststehenden Spiegel 46 und an dem beweglichen Spiegel 47 werden die beiden Teil­ strahlbündel L₁ und L₂ am Ort des Strahlteilerspiegels 45 überlagert und in Richtung des Bildsensors 49 reflektiert bzw. transmittiert. Dabei wird die Gesamtintensität des Meßlichtes etwa halbiert, da der Strahlteiler­ spiegel 45 jedes Teilstrahlbündels L₁ bzw. L₂ wiederum in einen trans­ mittierten und in einen reflektierten Anteil zerlegt. Bei gleichem Abstand der Spiegel 46 und 47 vom Strahlteilerspiegel 45 detektiert der Bildsensor 49 eine maximale Intensität der Überlagerung der beiden Teilstrahlbündel L₁ und L₂. Durch Variation des Abstandes des beweglichen Spiegels 47 erhält man aus der Überlagerung der beiden Teilstrahl­ bündel L₁ und L₂ ein Interferogramm I in Abhängigkeit von der Ver­ schiebung des beweglichen Spiegels 47 aus der Ausgangslage, bzw. in Abhängigkeit vom Wegunterschied s der interferierenden Lichtstrahlen. In Fig. 3 ist beispielsweise ein derartiges Interferogramm für mono­ chromatisches Meßlicht von 813.3 nm dargestellt. Auf der Abszisse ist der Wegunterschied s von 0 bis 20 µm und auf der Ordinate die auf 1 normierte Intensität des Interferogramms angegeben. In Fig. 4 ist beispielsweise ein Transmissionsverlauf einer Kopiervorlage und als Vergleich dazu in Fig. 5 die Transmission von üblichen Meßfiltern in Abhängigkeit vom Kehrwert der Wellenlänge λ gezeigt. Durch einfache Multiplikation dieses Kehrwertes mit dem konstanten Faktor 2 π erhält man die Wellenzahl k. Somit gilt der bekannte Zusammenhang

Üblicherweise wird die Transmission eines Negativs in den drei Spektral­ bereichen ausgemessen, die der spektralen Empfindlichkeit des Kopier­ materials in Rot, Grün und Blau entsprechen. Das erfindungsgemäße Verfahren der interferometrischen Bewertung der Kopiervorlage entspricht im wesentlichen einer Transformation des spektralen Transmissionsver­ laufes der Kopiervorlage in Abhängigkeit von der Wellenzahl k und somit von der Wellenlänge λ in einen ortsabhängigen Intensitätsverlauf, welcher direkt ausgewertet wird, wobei die Ortskoordinate durch den Wegunter­ schied s, der aus der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47 aus der Ruhelage folgt, gegeben ist.

Für einen bestimmten Wegunterschied s der interferierenden Lichtstrahlen erhält man das Signal I(s) durch Integration über den gesamten Spektral­ bereich, somit

Der Ausdruck (k) ist eine spektrale Funktion und ist im wesentlichen gegeben durch das Produkt aus wellenzahlabhängigen Parametern der Meßanordnung, wie Reflexionskoeffizient, Transmissionskoeffizient des Strahlteilerspiegels 45 und spektrale Empfindlichkeit des Bild­ sensors 49, und der Amplitude der Lichtwelle gegebener Wellenzahl. Die Bestimmung dieser einzelnen Parameter ist sehr aufwendig, daher wird üblicherweise die Funktion (k) als Gesamtheit bestimmt. Um das System zu eichen wird ein Interferogramm I'(s) bestimmt, welches erhalten wird, wenn die Messung ohne Kopiervorlage N im Strahlengang der Meßlicht­ quelle 41 durchgeführt wird. Durch Fouriertransformation kann aus dem Verlauf von I'(s) die spektrale Referenzfunktion g(k) ermittelt werden. g(k) entspricht somit dem Farbgang der Meßanordnung selbst.

In Fig. 6 und 7 bzw. 8 und 9 sind das Spektrum einer polychromatischen Meßlichtquelle und der Transmissionsverlauf eines Rotfilters zusammen mit dem jeweils zugehörigen Interferogramm angegeben. Wie in Fig. 3 ist der aus der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47 resultierende Wegunterschied s von 0 bis 20 µm gewählt und sind die Intensitäten auf 1 normiert. In Fig. 6 ist das Spektrum einer breitbandigen Lichtquelle dargestellt. Das in Fig. 7 dargestellte zugehörige Interferogramm klingt sehr schnell ab und nimmt bereits nach einigen wenigen Oszillationen den mittleren Wert I(∞) an. Im Gegensatz dazu zeigt das in Fig. 9 darge­ stellte Interferogramm eines schmalbandigen Filters langsam abklingende Oszillation.

Beim eigentlichen Meßvorgang werden die Intensitäten der vom Wegunter­ schied s abhängigen Interferogramme mit Hilfe des Bildsensors 49 detektiert. Vorzugsweise verwendet man dazu einen CCD-Bildsensor, da jeder Punkt der Kopiervorlage N durch das erfindungsgemäße Analyse­ verfahren wieder in einen Bildpunkt in der Ebene des Bildsensors 49 abgebildet wird, und durch einen derartigen Bildsensor geeigneter örtlicher Auflösung die gesamte Kopiervorlage zugleich analysiert werden kann. Die detektierten und in elektrische Messignale umgeformten orts­ abhängigen Intensitätswerte des Interferogramms werden in der Rechen- und Steuereinheit in Farbauszüge F(f(k)) beliebiger fiktiver Filter f(k) umgesetzt, welche vorzugsweise der spektralen Empfindlichkeit des fotografischen Kopiermaterials P Rechnung tragen. Die Berechnung erfolgt dabei nach der Gleichung

Diese Gleichung gibt den Zusammenhang zwischen den gewünschten Farbaus­ zügen F(f(k)) der Kopiervorlage N und dem vom Wegunterschied s ab­ hängigen, gemessenen Signalverlauf des Interferogramms I(s) vermindert um den Wert des Signals I(Φ) bei Wegunterschied Φ, d. h. mit dem be­ weglichen Spiegel 47 in der Ruhelage, wieder. Die Funktion h(s) be­ schreibt, wie die Funktion (2.I(s)-I(Φ)) eines Punktes der Kopier­ vorlage gewichtet werden muß, um den gewünschten Farbauszug F(f(k)) zu erhalten. Sie ist gegeben durch

worin f(k) für den Filterverlauf steht und g(k) die spektrale Referenz­ funktion beschreibt, welche ja eine systemparameterabhängige Eichfunktion darstellt, die üblicherweise nur einmal bestimmt werden muß. In der Praxis kann im übrigen auch nur über ein endliches Wegintervall inte­ griert werden, was zur weiter unten noch näher erläuterten Apodisation führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Farbanalyse von Vorlagen, insbe­ sondere von Kopiervorlagen, erlaubt die Realisierung beliebiger Filter­ verläufe. Die Berechnung der Farbauszüge F(f(k)) ist für jede Kopier­ vorlage N durch eine vergleichsweise einfache Integration über den Wegunterschied s als Ortskoordinate zurückgeführt, d. h. es muß nicht jedesmal das Interferogramm in ein Spektrum umgerechnet werden, um erst daraus die spektralen Informationen zu ermitteln. Insbesondere können auf diese Weise bei der Analyse der Vorlage auch fiktive Filter, wie bei­ spielsweise negative Filter oder komplexe Filter (z. B. Rot minus Grün) simuliert werden.

Die Gleichung für die Farbauszüge kann numerisch ausgewertet werden, indem der bewegliche Spiegel 47 schrittweise verschoben wird, und das Interferogramm detektiert und in der Recheneinheit verarbeitet wird. Für die Anwendung in Farbkopiergeräten zur Analyse einer Kopiervorlage N reicht es aus, die üblichen, mit der spektralen Empfindlichkeit des Kopiermaterials P übereinstimmenden Farbauszüge für Rot, Grün und Blau zu bestimmen. Diese entsprechen dem Wesen nach den mit herkömmlichen Filtern gemessenen Transmissionen der Kopiervorlage N. Diese drei Farbauszugswerte werden daraufhin durch einfache Logarithmierung in entsprechende Farbdichten für Rot, Grün und Blau umgerechnet und dann in üblicher Weise, beispielsweise etwa gemäß den US-PS Nos. US-A-4,092,067, US-A-4,101,216 und US-A-4,279,505 zur Berechnung der Kopierlichtmengen herangezogen, wobei sie direkt an die Stelle der bisherigen densito­ metrisch ermittelten Dichtwerte treten.

Bei der Verwendung von integrierenden Detektoren (beispielsweise CCD-Bildsensoren) kann die Bestimmung der Farbauszugswerte F(f(k)) aus dem detektierten Interferogramm noch weiter vereinfacht und der rechnerische Aufwand bedeutend verkleinert werden. Dazu wird die Gewichtsfunk­ tion h(s), welche ja die systemparameterabhängige Referenzfunktion g(k) und den gewünschten Filterverlauf f(k) beinhaltet, durch eine unmittelbar meßtechnisch erfaßbare Größe, die Geschwindigkeit v(s) der Ver­ schiebung des beweglichen Spiegels 47 ersetzt. Die gewichtende Natur der Funktion h(s) wird durch Modulation der Geschwindigkeit v(s) erreicht, d. h. entsprechend dem gewünschten Gewicht, mit dem das gemessene Signal I(s) zum Wert des Integrals aus Gleichung (2) beitragen soll, wird die Geschwindigkeit v(s) der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47 gesteuert. Eine kleine Geschwindigkeit v(s) bedeutet großes Gewicht und umgekehrt, das Gewicht ist also umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit v(s), bzw. direkt proportional zur Verweilzeit des beweglichen Spiegels 47 an einem bestimmten Ort. Da der Verschiebeweg nur endlich weit sein kann, werden die Unendlichkeitsgrenzen im Integral der Gleichung (2) durch die Anwendung von Apodisations- bzw. Fensterfunk­ tionen, wie sie beispielsweise von Robert A. Norton und Reiner Beer in "New apodizing functions for Fourier Spectrometry, J. Opt. Soc. Am. 66(3), 259, (1976)", von Frederic J. Harris in "On the Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform, Proc. IEEE, 66(1), 51, (1978)" und von Edward G. Codding und Gary Horliek in "Apodization and Phase Information in Fourier Transform Spectroscopy, Applied Spectro­ scopy, 27(2), 85, (1973)" beschrieben sind, berücksichtigt.

Die Funktion h(s) kann auch negative Werte annehmen, was durch die Geschwindigkeitssteuerung nicht realisiert werden kann. Aus diesem Grund wird das Integral aus Gleichung (2) in zwei Teilintegrale zerlegt, welche in zwei Meßvorgängen getrennt ausgewertet werden. Nach den Umformungen und der Zerlegung in zwei Teilintegrale nimmt die Gleichung (2) die folgende Gestalt an

wobei im ersten Integral der Ausdruck

für den Kehrwert der Geschwindigkeit v₁(s) der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47 im ersten Meßvorgang steht und im zweiten Integral der Ausdruck

für den Kehrwert der Geschwindigkeit v₂(s) im zweiten Meßvorgang steht.

In dieser Gleichung stellen b und c frei wählbare Konstanten und σ(s) eine positive Funktion dar, die so gewählt ist daß h(s) + σ(s) stets positiv ist. b, c und σ(s) werden gebraucht, um die Integrale an die Randbedingungen (endlicher Verschiebeweg, vernünftige Spiegelgeschwindig­ keiten und Spiegelbeschleunigungen) anzupassen. Weitere Randbedingungen, nach denen b, c und σ(s) festgelegt werden, sind beispielsweise vorge­ gebene Geschwindigkeits- und Beschleunigungshöchstwerte. Mit q ist der Wert des Integrals des Produktes aus der Funktion h(s) und der Anfangs­ intensität I(0) über den Wegunterschied s von 0 bis zum Maximalwert w bezeichnet, und δ(s) steht für die Dirac'sche Deltafunktion. Für negative Werte von q ist y(q) gleich 1) für positive Werte ist y(q) gleich Null.

Unter Berücksichtigung der Identitäten in Gleichungen (5) und (6) und der Definition der Geschwindigkeit als Differentiation des Weges nach der Zeit, d. h.

kann die Integration über den Wegunterschied 0 ≦ s ≦ w in eine über ein vorgewähltes Zeitintervall T übergeführt werden und auf diese Weise direkt zu den zeitabhängigen Kenngrößen der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47, dem Wegunterschied s = s(t), der Geschwindigkeit v = v(t) und der Beschleunigung a = a(t) in Bezug gesetzt werden. Die bei den beiden Meßvorgängen zur Auswertung der Teilintegrale in Gleichung (4) zu berücksichtigenden Randbedingungen umfassen die Forderung, daß die Meßintervalle größer als 0 (positiv) sind und daß der maximale Wegunterschied s = w am Ende des Meßinter­ valls T erreicht ist. Zusätzlich darf aus mechanischen Gründen die Beschleunigung a(t) des beweglichen Spiegels 47 einen systembedingten Maximalwert nicht überschreiten. Diese Bedingungen können durch eine geeignete Wahl der Konstanten b und c und der positiven Funktion σ(s) erfüllt werden. In den Fig. 10 bis 13 sind beispielsweise eine gewünschte und auf 1 normierte Filterfunktion f(k) und die zugehörigen zeitab­ hängigen Verläufe der Kenngrößen der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47, der Wegunterschied s(t), die Geschwindigkeit v(t) und die Beschleunigung des Spiegels a(t) dargestellt. Das gewählte Meßinter­ vall T beträgt hier 10 ms und der Wegunterschied wird üblicherweise bis etwa 20 µm, entsprechend einer Verschiebung des beweglichen Spiegels 47 um etwa 10 µm, gewählt. Erforderlichenfalls können aber auch größere Wegunterschiede und andere Zeitintervalle realisiert werden. Die Ver­ schiebung des beweglichen Spiegels 47 aus der Ruhelage erfolgt über die Antriebssteuereinheit 51 und die Antriebsvorrichtung 50, welche bei­ spielsweise eine Kombination von einem ortsfesten Magneten und einer Schwingspule, wie sie auch aus der Lautsprechertechnik bekannt sind, umfaßt. Alternativ dazu können aber auch piezoelektrische Mittel oder andere Auslenkmittel vorgesehen sein.

Am Ende des Meßintervalls T jeder der beiden Meßvorgänge zur Bestimmung der beiden Teilintegrale in Gleichung (4) liegt der Wert des jeweiligen Integrals als Ausgangssignal am Ausgang des integrierenden Detektors an. Den gewünschten Farbauszug F(f(k)) erhält man durch einfache Subtraktion der beiden Signale.

Es versteht sich, daß die angegebene Methode zur einfachen meß­ technischen integralen Erfassung und Auswertung des Integrals in Gleichung (2), das Ersetzen der Gewichtsfunktion h(s) durch die mo­ dulierte Geschwindigkeit v(s) der Verschiebung des beweglichen Spiegels 47, nur beispielsweise zu betrachten ist. Die Gewichts­ funktion h(s) kann auch auf andere Arten erzeugt werden. Beispielsweise kann die Lichtmenge gesteuert werden, indem die Taktfrequenz einer Blitzlampe gesteuert wird oder ein elektronisches oder mechanisches Lichtventil betätigt wird. Eine andere Methode zur Erzeugung der Ge­ wichtsfunktion stellt beispielsweise die Steuerung der Empfindlichkeit des Bildsensors dar. Bei diesen Varianten ergibt sich eine einfachere (z. B. lineare) Spiegelbewegung.

Das erfindungsgemäße fotografische Farbkopiergerät und das erfindungs­ gemäße Verfahren zur Farbanalyse einer Vorlage, insbesondere einer Kopiervorlage, vorzugsweise zur Belichtungssteuerung in einem Kopierer erlaubt ein einfaches und vor allem schnelles Analysieren der Vorlage ohne aufwendige Meßfilter. Unabhängig vom verwendeten Kopiermaterial ist ein schnelles Anpassen an die neuen Gegebenheiten, insbesondere die spektrale Empfindlichkeit des Kopiermaterials möglich ohne zusätzliche Rüstzeiten in Kauf nehmen zu müssen. Überdies wird durch die erfindungs­ gemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren die Voraussetzung dafür geschaffen, bereits mit nur wenigen Meßvorgängen die gesamten für die Belichtungssteuerung nötigen Informationen aus dem zu kopierenden Teil der Kopiervorlage zu bestimmen.

Bei geeigneter Wahl der Konstanten c und σ(s) in der Formel (4) kann das zweite Integral für alle zu bestimmenden Farbauszüge gleich sein. Es braucht nur ein einziges Mal bestimmt werden, so daß sich die Anzahl der durchzuführenden Messungen noch weiter reduziert.

Claims (22)

1. Fotografisches Farbkopiergerät mit einer ersten und einer zweiten Station, welche von einer streifenförmigen Kopiervorlage (N) hintereinander durchlaufen werden, wobei die erste Station eine Meßanordnung (4) zur fotoelektrischen Analyse der Kopiervorlage (N) enthält, und die zweite Station eine Projektionsanordnung (1, 2, 3) umfaßt, um die Kopiervorlage (N) auf lichtempfindliches Kopiermaterial (P) abzubilden, und mit einer Rechen- und Steuereinheit (5, 5a), welche aus den von der Meßanordnung (4) erzeugten Analysedaten Farbauszugswerte ermittelt, welche den spektralen Empfindlichkeiten des Kopiermaterials (8) entsprechen, und die Farbauszugswerte zur Bestimmung der Fakto­ ren für die Belichtungssteuerung weiterverarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (4) interferometrische Mittel umfaßt, welche von der Kopiervorlage (N) stammendes Meßlicht (L) in ein Interferogramm (I) umwandeln, dessen Verlauf vom Meßlichtspektrum abhängig ist, und daß die Rechen- und Steuereinheit (5, 5a) das Interferogramm (I) zu den Farbauszugswerten, die zur Belichtungssteuerung verwendet werden, weiterverarbeitet.

2. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die interferometrischen Mittel (4) ein Zweistrahlinter­ ferometer umfassen, welches im Strahlengang einer Meßlichtquelle (41) angeordnet ist.

3. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zweistrahlinterferometer einen Strahlenteiler und zwei Spiegel (46, 47) umfaßt, wobei der Strahlenteiler in der winkel­ halbierenden Ebene zwischen den beiden Spiegeln (46, 47) angeordnet ist.

4. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens einer der beiden Spiegel (46, 47) im wesentlichen in oder gegen die Ausbreitungsrichtung eines auf ihn treffenden Teil­ strahlenbündels (L₁, L₂) verschiebbar ist.

5. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der verschiebbare Spiegel (47) mit einer Antriebsvorrich­ tung (50) verbunden ist, welche vorzugsweise piezoelektrische Mittel umfaßt und welche mit einer Wegmesseinrichtung zur Erfassung der Verschiebung des Spiegels (47) aus seiner Ausgangslage verbunden ist.

6. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wegmesseinrichtung eine interferometrische Anordnung und eine diese beaufschlagende Laserquelle (53) umfaßt.

7. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wegmesseinrichtung fotoelektrische Sensoreinrichtungen (56) und eine daran angeschlossene Auswerteeinheit (52) umfaßt und daß die interferometrische Anordnung durch das Zweistrahlinterferometer gebildet ist, wobei das von der Laserquelle (53) stammende Laserlicht (K) nach Durchlauf durch das Zweistrahlinterferometer von den Sensoreinrichtungen (56) erfaßt wird und die Auswerteeinheit (52) die Messergebnisse ins Verschiebewege des beweglichen Spiegels (47) umsetzt.

8. Fotografisches Farbkopiergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen feststehende Spiegel (46) mittels einer manuell oder gegebenenfalls automatisch verstellbaren Dreipunkthalterung 59 justierbar ist.

9. Fotografisches Farbkopiergerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der im wesentlichen feststehende Spiegel (46) mit einer Überwachungseinheit (58) verbunden ist, welche die exakte Justierung des Spiegels (46) auf thermische und zeitliche Stabilität kontrolliert und nachregelt.

10. Fotografisches Farbkopiergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (46, 47) in Ruhelage gleich weit vom Strahlteilerspiegel (45) entfernt sind.

11. Fotografisches Farbkopiergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteilerspiegel (45), der im wesentlichen feststehende Spiegel (46) und der bewegliche Spiegel (47) an einer gemeinsamen Halterung (60) vom Kopiergerät erschütterungsent­ koppelt montiert sind.

12. Fotografisches Farbkopiergerät nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (4) einen spektral linearen ladungsgekoppelten lichtelektrischen Bildsensor (49) mit einer flächigen Anordnung einer Vielzahl von Einzel-Fotosensoren aufweist.

13. Fotografisches Farbkopiergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Antriebsvorrichtung (50) derart erfolgt, daß das von der Meßanordnung (4) erzeugte Ausgangs­ signal den gesuchten Analysewerten entspricht.

14. Verfahren zur Analyse von Vorlagen, insbesondere von Kopiervorlagen, wobei das von der Vorlage stammende, reflektierte oder transmittierte Meßlicht (L) einer Meßanordnung (4) zugeführt, von einem fotoelek­ trischen Detektor detektiert und in elektrische Signale umgeformt wird, welche einer Recheneinheit (5a) zugeführt werden und dort in Farbaus­ zugswerte der Vorlage umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßlicht (L) einem Interferometer zugeführt und zu einem Interfero­ gramm (I) überlagert wird, daß dieses Interferogramm (I) mit dem fotoelektrischen Detektor, vorzugsweise einem flächig ausgebildeten ladungsgekoppelten lichtelektrischen Bildsensor (49) detektiert wird, und daß in der Recheneinheit (5a) die Farbauszugswerte durch Auswertung des Interferogramms (I) ermittelt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß­ licht (L) einem Zweistrahlinterferometer zugeführt wird, in welchem es von einem Strahlteiler in zwei Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) aufgespaltet wird, welche Teilstrahlenbündel (L₁, L₂) nach Reflexion an zwei in ihren Ausbreitungsrichtungen angeordneten Spiegeln (46, 47) zu einem ortsab­ hängigen Interferogramm (I) überlagert werden, welches durch Verschieben eines der beiden Spiegel (46 oder 47) im wesentlichen in oder gegen die Ausbreitungsrichtung des auf ihn treffenden Teilstrahlenbündels (L₁ oder L₂) erreicht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des beweglichen Spiegels (47) nach Maßgabe eines in der Rechen- und Steuereinheit (5) vorgegebenen Filterverlaufes erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des beweglichen Spiegels (47) geschwindigkeitsmoduliert erfolgt, wobei der maximale Verschiebeweg kleiner 100 µm gewählt wird, und am Ende eines Meßintervalls T von etwa 10-100 ms erreicht wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebewege des beweglichen Spiegels (47) mit einer Wegmess­ einrichtung erfaßt und an die Recheneinheit (5a) weitergeleitet werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Er­ fassung des Verschiebeweges dadurch erfolgt, daß Laserlicht (K) einer Laserquelle (53) nach Durchlaufen des Zweistrahlinterferometers zu Laserinterferogrammen überlagert wird, welche mit fotoelektrischen Sensoreinrichtungen (56) detektiert, in elektrische Signale umgewandelt und in einer Auswerteeinheit (52) in Wegunterschiede (s) zwischen interferierenden Lichtstrahlen (11 und 21 bzw. 12 und 22) umgesetzt werden, welche Wegunterschiede gerade dem 2-fachen Wert des Verschiebe­ weges entsprechen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsmodulation des verschiebbaren Spiegels (47) derart erfolgt, daß der Bildsensor (49) direkt die gesuchten Analyse­ werte erzeugt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die exakte Ausrichtung und Justierung des im wesentlichen fest­ stehenden Spiegels (46) mit einer Überwachungseinheit (58) kontrolliert und gegebenenfalls nachgeregelt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbauszugswerte der Kopiervorlage (N) zur Ermittlung der erforderlichen Kopierlichtmengen für lichtempfindliches Kopier­ material (P) ausgewertet werden und nach Maßgabe der ermittelten Kopierlichtmenen die Belichtung in einem fotografischen Farbkopiergerät gesteuert wird.