DE2406191A1

DE2406191A1 - Verfahren zur steuerung der belichtung bei der herstellung von fotografischen kopien

Info

Publication number: DE2406191A1
Application number: DE19742406191
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Grossmann
Original assignee: Gretag AG
Current assignee: Gretag AG
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1975-08-21
Also published as: GB1486972A; JPS50130443A; CA1023183A; NL7500802A; BE825290A; FR2260816A1; DE2406191C2; CH589869A5; FR2260816B1

Description

DR. BERG DIP L.-IN Θ. STAPP O/nciQ1

■ DIPL.-ING. RGnWA2£ Γ/ΪΗ.ΠΠ. SAKDMAlR A-HVO IiJ I

9 MÜNCHEN 80 · MAVEaKiRChERSYR. 45

GRETAG AKTIENGESELLSCHAFT, Regensdorf (Schweiz) Anwaltsakte 24 797 8. Februar 1974

Case 87-9270/GTP 398

DEUTSCHLAND

Verfahren zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung von fotografischen Kopien

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von fotografischen Farbkopien werden die Flächendichten der Kopiervorlage in den drei Grundfarben integral ausgemessen und daraus, gegebenenfalls nach Korrektur, die Belichtungszeiten ermittelt. Durch ein Ungleichgewicht der helleren und dunkleren Partien in der Vorlage können Färb- und Dichtedominanten entstehen. Tritt dieses Ungleichgewicht in nur einer oder zwei Farben auf, handelt es sich um eine Farbdominante, tritt es in allen drei Farben gleichmässig auf, um eine Dichtedominante. Von diesen Dominanten sind Farbstich und Fehlbelichtung zu unterscheiden. Bei letzeren handelt es sich um Dichteverschiebungen in einer oder zwei bzw. in allen drei Farben, wobei das Dichtespektrum in der oder den betreffenden Farben in sich ungefähr unverändert bleibt.

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Wenn die an sich schon relativ niedrige Ausschussrate bei automatischen Kopiergeräten noch weiter herabgesetzt werden soll, ist die separate Erkennung und objektive Beurteilung der genannten Erscheinungen unbedingt erforderlich. Bei den bekannten, die Flächendichten der KcpLervorlage integral erfassenden Verfahren ist dies jedoch nicht möglich.

Aus der DT-PS 1 042 374 ist bekannt, die Dichte der Kopiervorlage in den drei Grundfarben punktweise abzutasten, die so erhaltenen diskreten Dichtewerte nach Dichteklassen zu ordnen und ihre Häufigkeitsverteilung als Funktion der Dichteklassen zu ermitteln. Durch "Integrieren" der diskreten Dichtewerte der Abtastpunkte werden Flächendichten gewonnen, aus welchen über mathematische Relationen die Filterkombination für die Belichtung des KopiermaceriaIs ermittelt wird. Unter "Integrieren" wird dabei jede Art von Zusammenfassung der diskreten Dichtewerte, welche zu Flächendichten führt, verstanden. Als Beispiele sind Summieren und algebraisches Mitteln angeführt. Ferner wird in allgemeiner Redeweise auf eine gewichtete "Integration" hingewiesen. Als einziges konkretes Beispiel einer Wichtungsvorschrift wird die. verschiedene Bewertung randnaher und zentraler Zonen der Kopiervorlage ge-.nannt. Das Problem der Dichte- und Färbdominanten wird in der genannten Patentschrift überhaupt nicht angeschnitten. Demzufolge sind daraus für dieses Problem auch keine Lösungen zu entnehmen.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung von fotografischen Kopien, bei welchem. die Dichte der Kopiervorlage in den drei Grundfarben punktweise abgetastet, die so erhaltenen Dichtewerte nach Dichteklassen geordnet, die Häufigkeitsverteilung dieser Dichtewerte ermittelt und aus ihnen für jede Grundfarbe durch algebraisches Mitteln eine Flächendichte gewonnen wird. Das Problem der Mitberücksichtigung von Färb- und Dichtedominanten wird bei diesem Verfahren erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die für die Belichtungszeit massgebenden Flächendichten gemäss der Formel

ermittelt werden, worin Dt die durch arithmetische Mittelung und D^ die durch Wiehtung derjenigen Dichtewerte, welche eine bestimmte Häufigkeitsschwelle überschreiten, mit einem Faktor kleiner als 1 und anschliessende Mittelung erhaltenen Flächendichten in den mit k indizierten Grundfarben bedeuten und A]₅- von der speziellen Wichtungsvorschrift abhängige Faktoren sind. Vorzugsweise werden die innerhalb einer bestimmten Dichteklasse eine bestimmte Häufigkeitsschwelle überschreitenden Dichtewerte mit zunehmender Häufigkeit abnehmend gewichtet oder überhaupt nicht berücksichtigt.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

^FiS« 1 eine Prinzipskizze einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren betreibbaren Kopiervorrichtung, und

Fig. 2 bis 5 verschiedene Häufigkeitsverteilungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Kopiervorrichtung umfasst im wesentlichen zwei Stationen, welche von einer streifenförmigen, im folgenden kurz als Film bezeichneten Kopiervorlage 1 hintereinander durchlaufen werden. In der ersten Station erfolgt die Abtastung des Films und in der zweiten Station wird der Film auf einen Streifen eines fotoempfindlichen Materials 2, im allgemeinen des Farbpapiers, abgebildet.

Die Abtaststation umfasst eine Lichtquelle 3, eine Optik 4, ein von einem Synchronmotor 5 angetriebenesSpiegelrad 6, einen Kondensor 7, einen Strahlenteiler 8 und drei auf je eine der Grundfarben sensibilisierte Fotoempfänger 9. Durch das Spiegelrad wird der von der Optik kommende Abtaststrahl quer zur Längsrichtung des Films abgelenkt. Seitlich neben dem Film 1 ist ein weiterer Fotoempfänger 10 angeordnet, der am Anfang jeder Abtastzeile einmal beleuchtet wird und zur Zeilensynchronisation dient. Auf der gegenüberliegenden Seite des Films 1 ist ein Referenzfeld 11 mit einer be-

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stimmten Dichte angeordnet. Dieses wird ebenfalls pro Abtastzeile einmal belichtet und dient zur Kalibrierung des Messsystems. Ein Kerbenabtaster 12 sprichtauf Positionierungskerben am Filmrand an und dient zur Erfassung der Filmstellung.

Die Belichtungsstation entspricht der eines gewöhnlichen Printers und umfasst eine Lichtquelle 13, einen Lichtschacht 14 mit Diffusorscheibe, eine Abbildungsoptik 15, einen servobetätigten Filtersatz 16 und einen Verschluss Ferner sind in der Belichtungsstation ein Schrittmotor 18 für den Filmtransport und ein weiterer Kerbenabtaster 19 angeordnet.

Zur Steuerung des Funktionsablaufes in den beiden Stationen sind diese mit einer Auswerte- und Steuerstation 20 verbunden die ihrerseits an einen Prozessrechner 21, beispielsweise einen Computer mit der Typenbezeichnung Nova 1220 der Firma Data General angeschlossen ist.

In der Abtaststation wird der Film 1 mittels des an sich bekannten Abtastsysteras in den drei Grundfarben Bild für Bild punktweise in etwa quer zur Filmlängsrichtung verlaufenden Zeilen abgetastet. Der Uebergang von einer Zeile zur anderen wird durch den Filmvorschub erreicht, welcher zwischen zwei Belichtungsphasen in der Belichtungsstation erfolgt. Die Aufspaltung der Abtastzeilen in diskrete Mess-

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punkte erfolgt elektronisch in der Auswertestation 20. Das Spielgelrad 6 und der Filmtransportschrittmotor 18 sind mittels des Fotoempfängers 10 synchronisiert. Aufgrund der nicht immer konstanten Abstände zwischen den einzelnen auf dem Film 1 festgehaltenen Bildern kann es vorkommen, dass sich der Abtaststrahl bei stillstehendem Film nicht genau zwischen zwei Bildern befindet, sondern über den Bereich eines Bildes streicht Dadurch wird ein und dieselbe Bildzeile mehrmals abgetastet. Mit Hilfe des Kerbenabtasters 12 und der Steuergrössen für denFilmtransportschrittmotor 18 wird in der Auswertestation jedoch bewirkt, dass die Messwerte aus mehrfach abgetasteten Bildzeilen nur ein einziges Mal und Messwerte aus ausserhalb der Bilder liegenden Abtastbereichen nicht berücksichtigt werden. Dies gilt selbstverständlich nicht für das Referenzfeld 11, welches am Ende jeder Zeile abgetastet wird und einen konstanten Referenzwert liefert, anhand dessen eine kontinuierliche Kalibrierung des Messystems erfolgt, sodass Drifterscheinungen vermieden werden.

Die auf diese Weise ermittelten Dichtewerte der einzelnen Messpunkte je eines Bildes werden von Prozessrechner 21 nach der noch zu beschreibenden f 1 Vorschrift ausgewertet und daraus die Steuergrössen für den Filtersatz 16 und die Belichtungszeit bestimmt. Die so erhaltenen Werte werden nun so lange gespeichert, bis das betreffende Bild in der Belichtungsstation angekommen ist.

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Der Kerbenabtaster 19 veranlasst den Stillstand des Films, wenn sich das Bild in der richtigen Position befindet. Nunmehr werden dLe Belichtungswerte automatisch eingestellt und es erfolgt die Belichtung in an sich bekannter Weise nach dem additiven oder subtraktiven Prinzip.

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird von jedem Bild der Kopiervorlage in einer bestimmten Anzahl von Messpunkten die Transparenz bz*?. Dichte in den drei Grundfarben Rot, GrUn und Blau ausgemessen. Im Prozessrechner 21 werden die zur Transparenz der Messpunkte proportionalen Ausgangssignale der Fotoempfanger 9 zunächst mit Hilfe eines logarithmischen Analog-Digital-Wandlers in Dichtewerte umgerechnet. Anschliessend werden diese Dichtewerte in jeder Grundfarbe in Dichteklassen eingeteilt. Ein Durchschnittsfarbnegativ weist einen Dichteumfäng von etwa 1,0 auf. Dieser Dichteumfäng wird nun vorzugsweise so aufgeteilt, dass jede Dichteklasse eine Breite von 0,05 bis 0,1 besitzt.Dementsprechend erfolgt dann die Einteilung der Dichtewerte in 20 bis 10 Dichteklassen. Mit Hilfe dieser Klasseneinteilung wird eine Analyse der Häufigkeitsverteilung der Dichten über die gesamte Anzahl der abgetasteten Messpunkte eines Bildes durchgeführt. Die Häufigkeitsanalyse wird naturgemäss umso genauer, je grosser die Anzahl der Messpunkte pro Bild ist. Eine untere Grenze dürfte bei etwa 50 Messpunkten liegen. Die obere Grenze

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ist durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Prozessrechners gegeben. Im Interesse einer hohen Produktionskapazität der Kopiervorrichtung sollte die Berechnung der Belichtungswerte aller drei Farben weniger als eine Sekunde beanspruchen. Eine Anzahl von etwa 100 Messpunkten entsprechend 300 Messwerten dürfte einen günstigen Kompromiss darstellen, da dabei die Auswertung noch auf wirtschaftliche Weise mit einem relativ einfachen Prozessrechner erfolgen kann. Die Grosse der Messpunkte ist so gewählt, dass bei der festgelegten Anzahl von Messpunkten ein wesentlicher Teil der Gesamtbildfläche erfasst wird. Bei einem Negativ des Formats 28x28 mm und einer Messpunktanzahl von 100 sollten die Messpunkte einen Durchmesser von etwa 1 bis 3 mm besitzen.

Bei einer Einteilung des Dichteumfangs in 20 Klassen und 100 Messpunkten pro Bild erhält man eine Durchschnittsbelegung von 5 Bildptmkten pro Klasse. Bei einer weniger feinen Abstufung von 0,10 von Klasse zu Klasse ergibt sich mit der selben Anzahl von Messpunkten eine Durchschnittsbelegung von .10 Bildpunkten. Es hat sich gezeigt, dass die Feinheit der Klasseneinteilung nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist, solange die Anzahl der Bildpunkte nicht zu klein ist,

In den Fig^ 2 bis 5 sind verschiedene Häufigkeitsverteilungen für eine Grundfarbe dargestellt. Auf den Ab-

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szissen sind die in Klassen abgestuften Dichten D aufgetragen und auf den Ordinaten ist jeweils die Anzahl H der Bildpunkte mit der jeweiligen Dichte angegeben.

Fig. 2 zeigt eine typische HMufigkeitskurve. Fig. zeigt die Häufigkeitsverteilung des der Fig. 2 zugrundeliegenden

Bildes bei Vorliegen eines Farbstichs. Das Kurvenbild hat sich gegenüber Fig. 2 im wesentlichen nicht verändert, hingegen ist die gesamte Kurve nach grb'sseren Dichtewerten hin verschoben. In Fig. 4 ist eine Häufigkeitsverteilung mit einer Farbdominante (=Dichtedominante in der betreffenden Grundfarbe) dargestellt. Diese Dominante äussert sich in einer Häufung von Dichtewerten innerhalb einiger Klassen und geht auf das Vorhandensein einer grb'sseren Fläche von im wesentlichen einheitlicher Farbe bzw. Dichte auf der Vorlage zurück.

Die für die Ermittlung der Belichtungswerte massgebenden Flächendichten in jeder Grundfarbe werden nun nicht nach der bisher üblichen Methode durch eine integrale Messung bestimmt, sondern im Prozessrechner erfindungsgemäss nach der nachstehenden Formel errechnet:

Darin bedeutet der Index K die jeweilige Grundfarbe und A einen konstanten Faktor. D ist diejenige Flächendichte, aus der über bekannte Relationen in üblicher Weise die Belichtungswerte ermittelt werden. D ist eine Flächendichte,

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welche durch einfache arithmetische Mittelung über die Dichtewerte d aller diskreten Messpunkte nach der Formel:

⁵ - I ^ ^dn
n=l

erhalten wird.

D¹ entsteht durch Wichtung der diskreten Dichtewerte d mit je einem Wichtfaktor g Und anschliessendes Mitteln nach der Formel:

JL / JL D¹ =

An sich stellt schon die Verwendung der errechneten Flächendichten D^ gegenüber den integral gemessenen Flächendichten eine deutliche Verbesserung dar, da dadurch die Ueberbewertung der im Negativ transparenten Bildstellen korrigiert wird. Erst die Verwendung der Flächendichte D/ macht es jedoch auch möglich, Färb- und Dichtedominanten zu korrigieren. Dies erfolgt dadurch, dass bei der Ermittlung der Flächendichten DV diejenigen Messpunkte, die eine bestimmte Häufigkeit innerhalb einer Dichteklasse Überschreiten, weniger berücksichtigt werden. Dies drückt sich in einem kleineren Wichtfaktor g aus. Durch diese Massnahme wird der Einfluss von Färb- und Dichtedominanten verringert. In Fig. 5 ist dies veranschaulicht. Die Häufigkeitsschwelle S ist durch eine strichlierte Linie angedeutet. Die im

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schraffierten Bereich liegenden Bildpunkte werden bei der Berechnung von D/ geringer gewichtet. Dies lässt sich mit dem Prozessrechner relativ einfach durchführen.

Es hat sich gezeigt, dass die Korrekturen, die bei einem herkömmlichen, integral messenden Printer bei schwierigen Negativen zusätzlich von Hand eingestellt werden müssen, ziemlich genau durch die drei Ausdrücke (Dj" - D, ) für die drei Grundfarben gegeben sind. Aus dieser Feststellung resultiert die oben angegebene Formel für-die für die Belichtungswerte schlussendlich massgebenden Flächendichten D, . Der Faktor A ist ein Erfahrungswert und kann zwischen etwa 0,5 und 5 liegen. Er hängt im wesentlichen von den Wichtungsprinzipien und der Lage der Häufigkeitsschwellenwerte ab. Er muss selbstverständlich nicht für alle drei Farben gleich sein.

Die Wichtung der diskreten Dichtewerte kann nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen. Beispielsweise können alle die Häufigkeitsschwelle überschreitenden Dichtewerte mit einem konstanten Wichtfaktor multipliziert werden. Es ist aber auch möglich, nachdem die eingestellte Schwelle einmal Überschritten ist, jeden neu hinzukommenden Wert in der gleichen Dichteklasse mit einem abnehmenden Faktor zu wichten. Im Extremfall kann man die oberhalb der HäufigT keitsschwelle liegenden Messpunkte überhaupt unberücksichtigt lassen, also mit dem Wichtfaktor 0 multiplizieren.

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Die geringere Bewertung häufigerer Dichtewerte lässt grössere, einheitliche Flächen bei der Auswertung reduziert erscheinen, das heisst, der Beitrag dieser Flächen zur Flächendichte D^. wird nicht voll berücksichtigt und wirkt sich daher nicht stärker aus als der von kleineren Flächen. Die Häufigkeitsschwelle kann im Extremfall so weit gegen den Nullpunkt verschoben werden, dass· in jeder Klasse nur noch ein Messpunkt zu liegen kommt. Die daraus resultierenden Flächendichten D» sind dann denen gleich, die von einem abgetasteten Negativ stammen, auf welchem jede Dichteklasse nur als Einheitsfläche von Messfleckgrösse vorkommt.

Die Häufigkeitsschwelle muss auch nicht notwendigerweise eine gerade Linie sein bzw. für jede Klasse auf demselben Niveau liegen. Sie kann beispielsweise auch als Funktion der Dichte so gewählt werden, dass die durch die Gradation des fotografischen Materials bedingte Anhäufung der Dichtewerte in den oberen und unteren Dichteklassen kompensiert wird.

Neben der Wichtung der Dichtewerte auf der Basis ihrer Häufigkeiten ist selbstverständlich aich eine Wichtung nach der Lage der Bildpunkte auf dem Bildfeld möglich. So können beispielsweise periphere Bildzonen geringer gewichtet werden als zentrale Bildpartien. Ferner ist es möglich, aufgrund der Häufigkeitsanalyse einen Entscheid zu treffen, ob das betreffende Bild überhaupt kopiert werden soll oder nicht. Ein Kriterium dafür kann.zum Beispiel darin bestehen, dass zwischen zwei bestimmten Dichtegrenzen, die der extrem tolerierbaren Unter- bzw. Ueberbelichtung entsprechen, eine

gewisse Mindestbelegung vcaiTanden sein muss. Es kann auch verlangt werden, dass mindestens zwei oder drei benachbarte Dichteklassen eine gewisse Mindestbelegung aufweisen. Dadurch wird die Erkennung eines unterbelichteten aber noch kopierfähigen Negativs von der schwankenden Masken- oder Schleierdichte unabhängig.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die nach dem vorstehend geschilderten Verfahren ermittelten Flächendichten D, gegebenenfalls noch in bekannter Weise nachzubehandeln, indem beispielsweise eine Slope-Korrektur oder Unterkorrektur durchgeführt wird. Es wird dabei analog verfahren wie bei Printern, die die Flächendichten integral messen.

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Steuerung der Belichtung bei der Herstellung von fotografischen Kopien, bei welchem die Dichte der Kopiervorlage in den drei Grundfarben punktweise abgetastet, die so erhaltenen Dichtewerte nach Dichteklassen geordnet, die Häufigkeitsverteilung dieser Dichtewerte ermittelt und aus ihnen für jede Grundfarbe duich algebraisches Mitteln eine Flächendichte gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die flir die Belichtungszeit massgebenden Flächendichten D, gemäss der Formel

ermittelt werden, worin D, die durch arithmetische Mittelung und D/ die durch Wichtung derjenigen Dichtewerte, welche eine bestimmte Häufigkeitsschwelle überschreiten, mit einem Faktor kleiner, als 1 und anschliessende Mittelung erhaltenen Flächendichten in den mit k indizierten Grundfarben bedeuten und A, von der speziellen Wichtungsvorschrift abhängige Faktoren sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wichtungsfaktor gleich Null ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb einer Dichteklasse eine bestimmte Häufigkeitsschwelle überschreitenden Dichtewerte mit zunehmender Häufigkeit abnehmend gewichtet werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeitsschwelle als Funktion der Dichte so gewählt wird, dass die durch die Gradation des fotografischen Materials bedingte Anhäufung der Dichtewerte in den oberen und unteren Dichteklassen' kompensiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der gewichteten Flächendichten D' die Dichtewerte randnaher Bereiche der Kopiervorlage geringer gewichtet werden als zentrale Bereiche,
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faktoren A, etwa zwischen 0,5 und 5,0 liegen.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Vorlage in mindestens 50 vorzugsweise 100 Messpunkten ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteklassen eine Breite von etwa 0,05 bis 0,1 besitzen.

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9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeitsverteilung der Dichtewerte als Kriterium für die Kopierbarkeit der Vorlage benutzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium eine bestimmte Mindestbelegung zwischen zwei bestimmten, etwa der extremen Ueber- bzw. Unterbelichtung entsprechenden Dichtegrenzen ist.
11. Verfahren nach Anspruch» 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium eine bestimmte Mindestbelegung in je einer von mindestens zwei bis drei aneinandergrenzenden Dichteklassen ist.

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Λ.

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