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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung mit
mehreren Pixeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1 und ein Gerät, aufweisend einen Bildsensor, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 11.
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Durch
die
DE 26 08 998 A1 ist
eine Farbbildabtastanordnung mit einer Bildsensoranordnung bekannt,
die Sensorelemente einer ersten Art, einer zweiten Art und einer
dritten Art aufweist, die auf Strahlung in einem ersten Spektralbereich
bzw. einem zweiten Spektralbereich bzw. einem dritten Spektralbereich
empfindlich sind, bei der die drei Arten von Sensorelementen in
sich wiederholendem Muster über die Fläche der
Sensoranordnung verteilt sind.
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Ein
mehrfarbiges Druckbild eines mit einer Druckmaschine, z. B. mit
einer Rotationsdruckmaschine hergestellten Druckproduktes wird z.
B. durch einen Übereinanderdruck mehrerer verschiedenfarbiger
Farbauszüge erzeugt. In der Praxis, bei der Herstellung
eines Druckproduktes z. B. im mehrfarbigen, insbesondere vierfarbigen
Offsetdruck werden Farbauszüge zumindest in den Grundfarben
Cyan, Magenta und Gelb – zumeist ergänzt um einen schwarze
Druckfarbe auf den Bedruckstoff auftragenden Farbauszug – verwendet.
Jeder dieser Farbauszüge weist in der Regel eine Vielzahl
von Rasterpunkten auf, welche die dem jeweiligen Farbauszug zugeordnete
Druckfarbe zur Herstellung eines gemeinsamen Druckbildes auf den
Bedruckstoff übertragen. Wenn zumindest auf einen Ausschnitt
dieses Druckbildes weißes Licht einfällt, wird zumindest
ein Teil des zumindest auf diesen Ausschnitt des Druckbildes eingefallenen
Lichts von den z. B. mit den Rasterpunkten der Farbauszüge
auf dem Bedruckstoff erzeugten Bildpunkten unter Berücksichtigung
eines spektralen Absorptionsverlaufes der jeweils zumindest in diesem
Ausschnitt des Druckbildes aufgetragenen Druckfarbe reflektiert.
In Abhängigkeit von dem auf dem Bedruckstoff ausgeführten Übereinanderdruck
z. B. von Rasterpunkten dieser verschiedenen Farbauszüge
und der jeweiligen spektralen Reflexion, die von einer mit den von den
jeweiligen Farbauszügen bereitgestellten Druckfarben bedruckten
Oberfläche des Bedruckstoffes ausgeht, entsteht im Auge
eines Betrachters durch einen an mindestens einer Position des aus
den Farbauszügen aufgebauten Druckbildes ausgeführten
autotypischen Farbmischprozess ein im sichtbaren Wellenlängenbereich
liegender einheitlicher Farbeindruck. Jeder der einem Farbauszug
zugeordneten spektralen Absorptionsverläufe weist mindestens ein
Maximum jeweils bei einer bestimmten Wellenlänge auf, wobei
sich vorzugsweise mindestens drei der am Aufbau des Druckbildes
beteiligten Farbauszüge in der Wellenlänge des
mindestens einen Maximums in ihrem jeweiligen spektralen Absorptionsverlauf
unterscheiden. Ein mit einer Druckmaschine ausgeführter
Mehrfarbendruck ist überwiegend ein trichromatischer Abbildungsprozess,
in welchem alle von einem Betrachter in einem Druckbild wahrnehmbaren
Farben durch eine Mischung von auf den Bedruckstoff, z. B. Papier,
aufgetragenen Grundfarben entstehen.
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Der
Farbeindruck einer ausgewählten Position des Druckbildes
lässt sich anhand eines von der internationalen Beleuchtungskommission
CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) definierten Farbraums,
z. B. CIELAB oder CIELUV, zahlenmäßig darstellen.
In der Praxis wird dazu ein als ein Farbspektralfotometer ausgebildetes
Messgerät verwendet, welches zur Messwerterfassung mit
mehreren, z. B. drei vorzugsweise optoelektronischen Sensoren ausgestattet
ist, wobei diese Sensoren in Verbindung mit einer Messwerterfassung
an einer ausgewählten Position des Druckbildes jeweils
getrennt voneinander ein von einer Recheneinheit auswertbares Messsignal
bereitstellen, wobei das jeweilige Messsignal dieser Sensoren jeweils
zumindest von der Wellenlänge des zumindest von der ausgewählten
Position im Ausschnitt des Druckbildes reflektierten und von dem
jeweiligen Sensor erfassten Lichts abhängig ist. Ein aus
den Messsignalen abgeleiteter farbmetrischer Messwert ist dann z.
B. an einer Anzeigeeinrichtung darstellbar, wobei dieser Messwert
insbesondere z. B. in Form von Koordinaten einen bestimmten Farbort
in dem für die Messwertauswertung gewählten Farbraum
angibt. Der den Farbort eines Farbeindrucks angebende Messwert wird
z. B. zur Einstellung zumindest eines den Druckprozess beeinflussenden
Aggregats der Druckmaschine, z. B. eines ihrer Farbwerke, verwendet.
Die Sensoren des Farbmessgerätes werden also derart betrieben,
dass sie jeweils das reflektierte Licht sich unterscheidender Wellenlängenbereiche
erfassen, wobei diesen Sensoren in ihrem jeweiligen Wellenlängenbereich jeweils
eine die Lichterfassung begrenzende Filterkurve zugeordnet ist,
wobei die diesen Sensoren zugeordneten Filterkurven zumindest im
Wellenlängenbereich ihrer jeweiligen Bandbreite voneinander
separiert sind, wobei jede Filterkurve jeweils auf die Erfassung
von genau einem jeweils bei einer bestimmten Wellenlänge
auftretenden Maximum im jeweiligen spektralen Absorptionsverlauf
von einem der Farbauszüge eingestellt ist. Im Ergebnis
misst ein z. B. mindestens einen Dreibereichssensor aufweisendes
Farbmessgerät in einem Druckbild punktuell den jeweiligen
Farbeindruck aus. Die Messwerterfassung eines Farbmessgerätes
ist damit stets auf eine einzelne Position im Druckbild gerichtet,
jedoch nicht auf eine ganzheitliche Abbildung zumindest eines Ausschnittes
des Druckbildes.
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Überdies
ist es bekannt, zumindest einen Ausschnitt eines Druckbildes eines
mit einer Druckmaschine hergestellten Druckproduktes vorzugsweise
in einem laufenden Druckprozess insbesondere zur Durchführung
einer Qualitätskontrolle des mit der Druckmaschine erzeugten
Druckbildes mit einem Inspektionssystem, vorzugsweise einem Inline-Inspektionssystem,
vorzugsweise fortlaufend fotografisch möglichst naturgetreu
und verzerrungsfrei abzubilden. Zu diesem Zweck wird in der Druckmaschine
z. B. ein kamerabasiertes Inspektionssystem eingesetzt, welches
vorzugsweise die gesamte Breite des in der Druckmaschine bedruckten
Bedruckstoffes, z. B. die Breite einer Materialbahn oder eines Bogens, z.
B. mithilfe eines Bildsensors, z. B. eines CCD- oder CMOS-Sensors,
durch die Erzeugung mindestens eines digitalen Fotos oder in einer
Videosequenz abbildet. Jedes einzelne digitale Foto des gewählten
Ausschnitts des Druckbildes kann durch einen Scan-Vorgang erzeugt
sein, indem eine Abbildung des Druckbildes zeilenweise aufgenommen
und ein das Druckbild ganzheitlich abbildendes Foto durch eine Aneinanderreihung
dieser Bildzeilen zusammengesetzt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb
einer Anordnung mit mehreren Pixeln sowie ein einen Bildsensor aufweisendes
Gerät zu schaffen, wobei mit dem Verfahren und mit dem
Gerät sowohl eine farbmetrische Messung in einem von einer
Druckmaschine erzeugten Druckbild als auch eine fotografische Abbildung
zumindest eines gewählten Ausschnitts dieses Druckbildes
möglich sind.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruches 1 oder 11 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass mit derselben Anordnung hinsichtlich zumindest eines ausgewählten Ausschnitts
eines z. B. aus Rasterpunkten mehrerer verschiedener Farbauszüge
aufgebauten Druckbildes sowohl eine farbmetrische Messung als auch eine
Inspektion, d. h. eine das Druckbild abbildende Erfassung möglich
sind, wobei beide Arbeitsvorgänge gegebenenfalls sogar
gleichzeitig ausgeführt werden können. Die gefundene
Lösung ist zur Verwendung in einer Druckmaschine geeignet,
insbesondere auch als Bestandteil eines Inspektionssystems, vorzugsweise
eines Inline-Inspektionssystems, mit welchem bei einer laufenden
Produktion der Druckmaschine sowohl ein vom Druckbild ausgehender Farbreiz
z. B. zur Einstellung zumindest eines den Druckprozess beeinflussenden
Maschinenaggregats, z. B. eines Farbwerkes, erfassbar und einer Auswertung
zuführbar als auch das Druckbild zumindest ausschnittsweise
z. B. für eine Qualitätskontrolle des mit der
Druckmaschine erzeugten Druckbildes abbildbar ist. Da beide genannten
Arbeitsvorgänge mittels derselben erfindungsgemäßen
Anordnung ausführbar sind, ist es nicht erforderlich, in
der Druckmaschine sowohl z. B. ein Farbspektrometer als auch z.
B. ein kamerabasiertes Inspektionssystem jeweils getrennt voneinander
als eigenständige Geräte vorzuhalten. Vielmehr
ermöglicht die gefundene Anordnung die Schaffung eines multifunktionalen
Kombinationsgerätes zur Ausführung beider vorgenannter Arbeitsvorgänge.
Die Integration beider Funktionen in dieselbe Anordnung erspart
Kosten und nutzt den begrenzten Bauraum zur Anbringung messtechnischer
Einrichtungen an einer Druckmaschine effizienter. Überdies
ist es mit der gefundenen Anordnung auch möglich, den jeweiligen
Farbton von Sonderfarben zu ermitteln sowie eine von einem eventuellen Glanz
der Oberfläche des Bedruckstoffes unbeeinträchtigte
Farbmessung durchzuführen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Anordnung mit mehreren Pixeln;
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2 ein
erstes Diagramm mit dem jeweiligen Verlauf diverser Filterkurven;
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3 eine
weitere Anordnung mit mehreren Pixeln;
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4 ein
zweites Diagramm mit dem jeweiligen Verlauf diverser Filterkurven;
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5 eine
Messanordnung mit einer Anordnung gemäß der 1 oder 3.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Schnittdarstellung zumindest teilweise
eine Anordnung 01 mit einer auf einem flächigen
Träger 02 angeordneten Gruppe von mehreren Pixeln 03,
d. h. von lichtempfindlichen optoelektronischen Sensorelementen 03,
wobei mehrere der in dieser Gruppe angeordneten Pixel 03 mit
ihrer jeweiligen Wirkfläche 04 von der von dem
Träger 02 abgewandten Seite jeweils auf sie einfallendes
Licht erfassen. Das erfasste Licht ist zuvor z. B. von der Oberfläche
eines Bedruckstoffes reflektiert worden. Die Wirkfläche 04 jeden
Pixels 03 ist insbesondere durch dessen vom Träger 02 abgewandte
Fläche gebildet, welche z. B. rund oder eckig, insbesondere
quadratisch ausgebildet sein kann. Die Wirkfläche 04 des
jeweiligen Pixels 03 weist einen Durchmesser z. B. im Bereich
nur einiger μm auf und liegt vorzugsweise bei weniger als
25 μm. Die Pixel 03 an sich können nur
ein mit der Lichtintensität, d. h. der Helligkeit, korrespondierendes
Messsignal bereitstellen. Die Pixel 03 sind auf dem Träger 02 vorzugsweise
in mehreren parallelen Reihen 37 angeordnet, wobei jede
dieser Reihen 37 von Pixeln 03 eine Zeile eines
mehrere Zeilen aufweisenden Flächenbildsensors bilden kann.
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Hinsichtlich
der auf dem Träger 02 ausgebildeten Anordnung 01 von
Pixeln 03 ist vorgesehen, dass verschiedene Pixel 03 jeweils
Licht sich unterscheidender Wellenlängenbereiche erfassen,
indem ausgewählte einzelne Pixel 03 oder vorzugsweise ganze
Reihen 37 von Pixeln 03 zur Erfassung jeweils nur
einer bestimmten Lichtfarbe verwendet werden. Andere einzelne Pixel 03 oder
andere ganze Reihen 37 von Pixeln 03 werden dann
jeweils zur Erfassung einer Lichtfarbe verwendet, die sich von derjenigen unterscheidet,
zu der die vorgenannten Pixel 03 verwendet werden. Die
einzelnen Pixel 03 oder Reihen 37 von Pixeln 03 stellen
infolge des Lichteinfalls jeweils ein Messsignal bereit, wobei das
jeweilige Messsignal dieser Pixel 03 jeweils zumindest
von der jeweiligen Intensität des von dem oder den jeweiligen Pixel(n) 03 in
einem bestimmten Bereich der Wellenlänge erfassten Lichts
abhängig ist. Infolge ihrer jeweiligen z. B. nach Lichtfarben
selektiven Lichterfassung stellen die betreffenden Pixel 03 oder
die betreffenden Reihen 37 von Pixeln 03 ihr jeweiliges
Messsignal zu jedem beliebigen Messzeitpunkt getrennt von anderen
Pixeln 03 oder anderen Reihen 37 von Pixeln 03 bereit.
Das jeweilige Messsignal eines jeden Pixels 03 oder einer
jeden Reihe 37 von Pixeln 03 wird an eine vorzugsweise
elektronische Recheneinheit (nicht dargestellt) zur Auswertung weitergeleitet.
Von der Recheneinheit zum selben Zeitpunkt erfasste Messsignale
verschiedener Pixel 03 oder verschiedener Reihen 37 von
Pixeln 03 können z. B. zu einer Farbinformation
hinsichtlich eines bestimmten Messpunktes zusammengesetzt werden.
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Die
Anordnung 01 von Pixeln 03 auf dem Träger 02 kann
vorsehen, dass z. B. nur jede zweite von mehreren zueinander parallelen,
aufeinander folgend angeordneten Reihen 37 von Pixeln 03 aktiv
ist, was in der Schnittdarstellung der 1 durch
eine Schraffur der jeweils aktiven einzelnen Pixel 03 oder Reihen 37 von
Pixeln 03 angedeutet ist, oder dass – zu der vorgenannten
Variante wirkungsgleich – das jeweilige Messsignal nur
jeden zweiten Reihe 37 von Pixeln 03 von der Recheneinheit
ausgewertet wird. Alle auf demselben Träger 02 angeordneten
Pixel 03 oder zumindest alle Pixel 03 derselben
Reihe 37 sind vorzugsweise baugleich ausgebildet und können grundsätzlich
dieselbe Lichtempfindlichkeit aufweisen. Der Träger 02 mitsamt
seinen Pixeln 03 oder zumindest alle Pixel 03 derselben
Reihe 37 sind vorzugsweise Bestandteil eines Bildsensors,
wobei der Bildsensor z. B. als ein CMOS-Sensor oder als ein CCD-Sensor
ausgebildet ist.
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Die
Selektivität mehrerer an sich baugleicher Pixel 03 hinsichtlich
ihrer jeweiligen, sich unterscheidende Wellenlängenbereiche
betreffenden Lichterfassung von gemeinschaftlich auf diese Pixel 03 einfallendem
Licht wird z. B. dadurch erreicht, dass im Lichtweg auf der Wirkfläche 04 zumindest
der aktiven Pixel 03 jeweils mindestens ein optisches Filter 06 bis 13,
z. B. ein Farbfilter, angeordnet ist, wobei jedes Filter 06 bis 13 nur
einen bestimmten Anteil des auf die Pixel 03 einfallenden
Lichts auf die jeweilige Wirkfläche 04 der betreffenden
Pixel 03 gelangen lässt. So ist diesen Pixeln 03 durch
das jeweilige Filter 06 bis 13 jeweils eine Filterkurve
zugeordnet, welche im Wellenlängenbereich des auf die Pixel 03 einfallenden
Lichts die von den Pixeln 03 ausgeübte Lichterfassung
auf eine gewisse Bandbreite begrenzt. Bei mindestens drei verschiedenen
Pixeln 03 oder Reihen 37 von Pixeln 03 sind
die ihnen jeweils zugeordneten Filterkurven zumindest in ihrer jeweiligen Bandbreite
voneinander separiert. Die jeweilige Bandbreite einer jeden Filterkurve
soll in Anlehnung an eine in der Filtertechnik übliche
Festlegung derjenige beidseitig jeweils durch eine Grenzwellenlänge festgelegte
Wellenlängenbereich sein, in welchem die jeweilige Wirkfläche 04 eines
bestimmten Pixels 03 einfallendes Licht mit einer relativ
zu einer maximalen Intensität noch mindestens 70%-igen
Intensität erfasst, wobei die maximale Intensität
von einer Transmissivität des diesem Pixel 03 zugeordneten Filters 06 bis 13 abhängig
ist. Mit Transmissivität ist hier die Lichtdurchlässigkeit
des jeweiligen Filters 06 bis 13 gemeint. Zur
Festlegung der Bandbreite der jeweiligen Filterkurve soll demnach
auf einen Transmissionsgrad des jeweiligen Filters 06 bis 13 oder dessen
Durchlassgüte für das einfallende Licht abgestellt
werden.
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Wenn
in einem Offsetdruck Farbauszüge z. B. die Grundfarben
Cyan, Magenta und Gelb auf den Bedruckstoff auftragen, sind die
Filter 06 bis 13 derart festgelegt, dass eines
dieser Filter 06 bis 13 seine größte
Lichtdurchlässigkeit für Gelb aufweist, z. B. das
Filter 06, wohingegen ein anderes der Filter 06 bis 13 seine
größte Lichtdurchlässigkeit für
Magenta aufweist, z. B. das Filter 07, und ein weiteres
der Filter 06 bis 13, z. B. das Filter 08,
für Cyan. Diese den jeweiligen Druckfarben zugeordnete
Filter 06; 07; 08 sind z. B. auf oder
an der jeweiligen Wirkfläche 04 von jeweils einem
oder mehreren Pixeln 03 angeordnet. Jedes der Filter 06 bis 13 kann
aus einem eingefärbten Glas, Kunststoff oder einer Folie
hergestellt sein.
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Die
jeweiligen Filterkurven der den jeweiligen Druckfarben zugeordneten
Filter 06; 07; 08 sind vergleichsweise
schmalbandig, d. h. deren jeweilige Bandbreite ist gering im Vergleich
zu der jeweiligen Filterkurve zumindest einiger anderer in dieser
Anordnung 01 verwendeten Filter 09; 11.
Die Filterkurven der den jeweiligen Druckfarben zugeordneten Filter 06; 07; 08 sind
daher zumindest im Wellenlängenbereich ihrer jeweiligen
Bandbreite voneinander separiert, sodass sich zwischen benachbarten
Filterkurven ein Wellenlängenbereich befindet, in welchem die
diesen Filtern 06; 07; 08 zugeordneten
Pixel 03 auf deren jeweilige Wirkfläche 04 einfallendes
Licht aufgrund der jeweiligen Transmissivität dieser Filter 06; 07; 08 in
diesem Wellenlängenbereich zwischen zwei benachbarten Filterkurven
mit einer Intensität von deutlich weniger als 50% erfassen.
Die diesen Filtern 06; 07; 08 zugeordneten
Pixel 03 oder Reihen 37 von Pixeln 03 vermögen daher
ein Druckbild, welches Licht im Wellenlängenbereich zwischen
zwei benachbarten, jeweils einer auf den Bedruckstoff übertragenen
Grundfarbe zugeordneten Filterkurven reflektiert, nicht ausreichend
abzubilden. Daher sind in der zuvor beschriebenen Anordnung 01 von
Pixeln 03 weitere jeweils voneinander verschiedene Wellenlängenbereiche
des reflektierten Lichts erfassende Pixel 03 oder Reihen 37 von
Pixeln 03 vorgesehen, wobei diese weiteren Pixel 03 oder
Reihen 37 von Pixeln 03 mit ihrer jeweiligen Filterkurve
jeweils einzeln oder durch eine Überlagerung der jeweiligen
Filterkurve von mehreren dieser Pixel 03 oder Reihen 37 von
Pixeln 03 zumindest einen Wellenlängenbereich des
reflektierten Lichts, der zwischen zwei voneinander separierten
Filterkurven von auf die Erfassung jeweils eines Maximums im jeweiligen
spektralen Absorptionsverlauf von einem der Farbauszüge
eingestellten Pixeln 03 oder Reihen 37 von Pixeln 03 liegt, mit
einer relativ zu ihrer maximalen Intensität mindestens
50%-igen Intensität erfassen. Pixel 03, die einen Wellenlängenbereich
des reflektierten Lichts, der zwischen zwei voneinander separierten
Filterkurven von auf die Erfassung jeweils eines Maximums im jeweiligen
spektralen Absorptionsverlauf von einem der Farbauszüge
eingestellten Pixeln 03 liegt, erfassen, d. h. einem so
genannten Zwischenbereich zugeordnet sind, weisen Filter 09; 11 jeweils
mit einer vorzugsweise breitbandigen Filterkurve auf. Die jeweils
zumindest einem Zwischenbereich zugeordneten Filter 09; 11 können
wieder jeweils mehreren Pixeln 03 oder ganzen Reihen 37 von
Pixeln 03 zugeordnet sein.
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Es
sind somit in der mindestens einen Anordnung 01 von Pixeln 03 neben
schmalbandig Grundfarben erfassenden Pixeln 03, welche
eine erste Teilmenge der Pixel 03 dieser Anordnung 01 bilden,
weitere eine zweite Teilmenge von Pixeln 03 bildende Pixel 03 jeweils
mit einer ihnen zugeordneten Filterkurve vorgesehen, wobei sich
vorzugsweise auch die Filterkurven dieser letzteren Pixel 03 durch
die jeweilige Transmissivität der jeweiligen ihnen zugeordneten
Filter 09; 11 voneinander unterscheiden. Dabei erfassen
vorzugsweise mehrere dieser zur zweiten Teilmenge gehörenden
Pixel 03 reflektiertes Licht zumindest in einem zwischen
zwei voneinander separierten, auf die Erfassung jeweils eines Maximums
im jeweiligen spektralen Absorptionsverlauf von einem der Farbauszüge
eingestellten Filterkurven liegenden Wellenlängenbereich,
wobei die jeweilige einem dieser weiteren Pixel 03 zugeordnete
Filterkurve in dem von diesen Pixeln 03 zu erfassenden
Wellenlängenbereich noch mindestens 50% ihrer maximal möglichen
Intensität aufweist.
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Es
kann vorgesehen sein, dass innerhalb der in der 1 dargestellten
Anordnung 01 die mindestens einem Pixel 03 oder
einer ganzen Reihe 37 von Pixeln 03 zugeordnete
Filterkurve im Wellenlängenbereich infraroter Strahlung
liegt, wozu diesem Pixel 03 oder der betreffenden Reihe 37 von
Pixeln 03 vorzugsweise ein seine höchste Transmissivität
im infraroten Wellenbereich aufweisendes Filter 12 zugeordnet
ist. Ein solcher Filter 12 sperrt demnach den Zugang von
Strahlung im sichtbaren und im ultravioletten Wellenlängenbereich
zu dem mindestens einen ihm zugeordneten Pixel 03 oder
der betreffenden Reihe 37 von Pixeln 03. In Verbindung
mit dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn in der betreffenden
Anordnung 01 von Pixeln 03 alle Pixel 03 außer
das mindestens eine Pixel 03 oder die mindestens eine betreffende
Reihe 37 von Pixeln 03 mit der im Wellenlängenbereich
infraroter Strahlung liegenden Filterkurve gegen eine Erfassung
infraroter Strahlung z. B. durch die Verwendung eines IR-Sperrfilters 13 gesperrt
sind. Mit einem Pixel 03 oder einer Reihe 37 von
Pixeln 03 mit einem für den Wellenlängenbereich
infraroter Strahlung transmissiven Filter 12 ist z. B.
eine Überprüfung eines auf dem Bedruckstoff aufgetragenen
transparenten Klarlackes, z. B. einer Kaltsiegelfläche,
möglich. Auch kann eine Information, welche aus dem vom
infrarote Strahlung erfassenden Pixel 03 bereitgestellten Messsignal
gewonnen wird, für eine vom Bedruckstoff abhängige
Korrektur anderer Messwerte dieser Anordnung 01 verwendet
werden. Diese Korrektur kann dann rechnerisch in Anwendung mathematischer
Methoden in der die Messsignale auswertenden Recheneinheit durch
Abarbeitung eines dort hinterlegten Programms erfolgen.
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Überdies
kann vorgesehen sein, dass in der Anordnung 01 von Pixeln 03 mindestens
ein Pixel 03 oder eine Reihe 37 von Pixeln 03 z.
B. auch zusätzlich zu einem IR-Sperrfilter 13 einen
Polarisationsfilter 14 aufweist (3). In Verbindung
mit dieser einen Polarisationsfilter 14 verwendenden Ausgestaltung
ist es vorteilhaft, wenn in der betreffenden Anordnung 01 von
Pixeln 03 alle Pixel 03 oder Reihen 37 von
Pixeln 03, deren jeweilige Filterkurve jeweils auf ein
Maximum im jeweiligen spektralen Absorptionsverlauf von einem der
Farbauszüge eingestellt ist, einen Polarisationsfilter 14 aufweisen.
Mit dem Polarisationsfilter 14 lassen sich die Messwerterfassung
beeinträchtigende Glanzeffekte eliminieren.
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Wenn
in einer Anordnung 01 von Pixeln 03 mehrere dieser
Pixel 03 z. B. durch eine Zuordnung entsprechender Filter 06 bis 14 zu
deren jeweiliger Wirkfläche 04 jeweils dieselbe
Filterkurve aufweisen, sind diese Pixel 03 gleicher Filterkurve
vorzugsweise zeilenförmig in einer Reihe 37 angeordnet.
Vorzugsweise sind alle Pixel 03 mit einer bestimmten Filterkurve
jeweils in einer Reihe 37 angeordnet sind. Wenn eine Anordnung 01 von
Pixeln 03 mehrere Reihen 37 aufweist, so können
diese Reihen 37 jeweils unmittelbar benachbart angeordnet
sein. Diese in derselben Anordnung 01 von Pixeln 03 vorhandenen Reihen 37 sind
vorzugsweise zueinander parallel angeordnet. Die aus mehreren Pixeln 03 bestehende Anordnung 01 kann
z. B. mindestens fünf oder mehr Reihen 37 von
Pixeln 03 aufweisen, wobei jede Reihe 37 eine
Vielzahl von Pixeln 03 mit jeweils derselben Filterkurve
umfasst. Das jeweilige Messsignal von Pixeln 03 derselben
Reihe 37 wird z. B. je nach Typ des verwendeten Bildsensors
von der Recheneinheit entweder für die jeweilige gesamte
Reihe 37 gemeinschaftlich oder für jedes Pixel 03 dieser
Reihe 37 einzeln erfasst und ausgewertet. Es kann auch vorgesehen
sein, dass in einer Folge von aufeinander folgenden Reihen 37 von
Pixeln 03 das jeweilige Messsignal nur jeder zweiten Reihe 37 von
der Recheneinheit erfasst wird. Durch diese Maßnahme wird
ein Risiko hinsichtlich eines spektralen Übersprechens
an einer Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Reihen 37 von
Pixeln 03 vermieden. Überdies verringert dies
die erforderliche Platzierungsgenauigkeit für das betreffende
in Zuordnung zu der jeweiligen Wirkfläche 04 der
Pixel 03 anzubringende Filter 06 bis 14.
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Die 2 zeigt
in einem Diagramm beispielhaft den Verlauf diverser Filterkurven 16 bis 22,
wobei über der Abszisse die jeweils auf den Wert Eins normierte
Intensität der Transmissivität der jeweiligen Filterkurve 16 bis 22 angegeben
ist. Der auf der Abszisse dargestellte Ausschnitt aus dem elektromagnetischen
Spektrum mit dem vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Lichtspektrum
im Wellenlängenbereich von ca. 380 nm bis ca. 710 nm enthält
zur Orientierung einige Wertangaben zur Wellenlänge λ in Nanometern.
Die Filterkurve 16 des der Druckfarbe Gelb zugeordneten
Filters 06 erreicht das Maximum M16 der Transmissivität
bei einer Wellenlänge λ von etwa 450 nm. Dieses
Filter 06 erscheint blau. Die Filterkurve 17 des
der Druckfarbe Magenta zugeordneten Filters 07 erreicht
das Maximum M17 der Transmissivität bei einer Wellenlänge λ von
etwa 530 nm. Dieses Filter 07 erscheint grün.
Die Filterkurve 18 des der Druckfarbe Cyan zugeordneten
Filters 08 erreicht das Maximum M18 der Transmissivität
bei einer Wellenlänge λ von etwa 600 nm. Dieses
Filter 08 erscheint rot.
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Beidseitig
des jeweiligen Maximums M16; M17; M18 lässt die Transmissivität
der den jeweiligen Druckfarben zugeordneten Filter 06; 07; 08 rasch nach,
denn die Bandbreite der jeweiligen Filterkurve 16; 17; 18 ist
auf einen Wellenlängenbereich von z. B. weniger als 50
nm beschränkt und beträgt insbesondere nur etwa
20 nm bis 35 nm oder weniger. Daher sind die drei genannten Filterkurven 16; 17; 18 zumindest
im wesentlichen Teil ihres Verlaufs deutlich voneinander beabstandet,
sodass sich zwischen ihnen, d. h. zwischen zwei jeweils benachbarten
Filterkurven 16; 17; 18, jeweils ein
Zwischenbereich ausbildet, in welchem entweder keine oder nur eine sehr
geringe Transmissivität der den jeweiligen Druckfarben
zugeordneten Filter 06; 07; 08 besteht.
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Die
Anordnung 01 von Pixeln 03, wie sie z. B. in der 1 dargestellt
ist, enthält vorzugsweise jeweils mehrere Pixel 03,
welchen jeweils ein Filter 09; 11 zugeordnet ist,
deren jeweilige Filterkurve 19; 21 für
vom Bedruckstoff reflektiertes Licht in einem mindestens einem der
Zwischenbereiche zugeordneten Wellenlängenbereich ausreichend transmissiv
ist, wobei eine ausreichende Transmissivität dann gegeben
ist, wenn die Filterkurven 19; 21 derjenigen Pixel 03 dieser
Anordnung 01, die jeweils aus zumindest einem zwischen
zwei voneinander separierten Filterkurven 16; 17; 18 liegenden
Wellenlängenbereich reflektiertes Licht erfassen, im Wellenlängenbereich des
jeweiligen Zwischenbereichs relativ zu ihrer jeweiligen maximalen
Transmissivität eine Transmissivität von mindestens
50% aufweisen.
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In
der 2 ist auch eine für den infraroten Wellenlängenbereich
transmissive Filterkurve 22 dargestellt, welche z. B. dem
in der 1 dargestellten Filter 12 zugeordnet
ist, welches seinerseits innerhalb der Anordnung 01 mindestens
einem von deren Pixeln 03 zugeordnet ist. Beide Teilmengen
von Pixeln 03 erfassen durch eine Überlagerung
der ihnen jeweils zugeordneten Filterkurven 16; 17; 18; 19; 21; 27; 28; 29 gemeinsam
mindestens 70% des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis
710 nm.
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Die 3 zeigt
in einer Schnittdarstellung ausschnittsweise eine Anordnung 01 mit
mehreren Pixeln 03, welche auf einem gemeinsamen Träger 02 – wie
in der 1 dargestellt – in mehreren Reihen 37 angeordnet
sind. Von den in der Schnittebene der in der 3 dargestellten
Anordnung 01 in horizontaler Richtung aufeinander folgenden
Reihen 37 von Pixeln 03 ist nur jede zweite Reihe 37 von
Pixeln 03 genutzt. Genutzte Reihen 37 von Pixeln 03 sind
in der 3 schraffiert dargestellt. Mindestens einer Reihe 37 von
Pixeln 03 ist ein Filter 06 zur Erfassung der
Druckfarbe Gelb zugeordnet. Mindestens einer weiteren Reihe 37 von
Pixeln 03 ist ein Filter 07 zur Erfassung der
Druckfarbe Magenta zugeordnet. Mindestens einer anderen Reihe 37 von
Pixeln 03 ist ein Filter 08 zur Erfassung der
Druckfarbe Cyan zugeordnet. Darüber hinaus ist mindestens
einer Reihe 37 von Pixeln 03 ein Filter 23 zur
Erfassung eines der Farbe Grün zugeordneten Wellenlängenbereichs
zugeordnet. Dieses rot erscheinende Filter 23 weist seine
größte Transmissivität insbesondere im
Wellenlängenbereich zwischen 625 nm und 740 nm auf (Filterkurve 27).
Mindestens einer weiteren Reihe 37 von Pixeln 03 ist
ein Filter 24 zur Erfassung eines der Farbe Rot zugeordneten
Wellenlängenbereichs zugeordnet. Dieser grün erscheinende
Filter 24 weist seine größte Transmissivität
insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 520 nm und
565 nm auf (Filterkurve 28). Mindestens einer anderen Reihe 37 von Pixeln 03 ist
ein Filter 26 zur Erfassung eines der Farbe Gelb zugeordneten
Wellenlängenbereichs zugeordnet. Dieser blau erscheinende
Filter 26 weist seine größte Transmissivität
insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und
500 nm auf (Filterkurve 29).
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Die
den jeweiligen Filtern 23; 24; 26 zugeordnete
Filterkurve 27; 28; 29 ist exemplarisch
in der 4 dargestellt, wobei im Diagramm der 4 auf dessen
Ordinate eine relative Lichtempfindlichkeit aufgetragen ist. Diese
Filterkurven 27; 28; 29 sind vergleichsweise
breitbandig. Ihre jeweilige Bandbreite beträgt 40 nm, 50
nm oder sogar noch deutlich mehr. Die dem Filter 26 zur
Erfassung der Farbe Gelb zugeordnete Filterkurve 29 überlagert
vollständig die Filterkurve 16 zur Erfassung der
Druckfarbe Gelb. Gleichfalls überlagert die dem Filter 24 zur
Erfassung der Farbe Rot zugeordnete Filterkurve 28 vollständig die
Filterkurve 17 zur Erfassung der Druckfarbe Magenta. Auch überlagert
die dem Filter 23 zur Erfassung der Farbe Grün
zugeordnete Filterkurve 27 vollständig die Filterkurve 18 zur
Erfassung der Druckfarbe Cyan. Die Filterkurven 27; 28; 29 zur
Erfassung der Farben Gelb, Rot oder Grün sind derart breitbandig,
dass sie einen Zwischenbereich zwischen benachbarten, voneinander
separierten Filterkurven 16; 17; 18,
welche der Erfassung einer bestimmten Druckfarbe Gelb, Magenta oder
Cyan zugeordnet sind, allein oder durch eine Überlagerung
ihrer jeweiligen Filterkurven 27; 28; 29 aufgrund
einer ausreichenden Transmissivität ihrer jeweiligen Filter 23; 24; 26 erfassen.
Mit den die Filter 06; 07; 08 aufweisenden
Pixeln 03 oder Reihen 37 von Pixeln 03,
deren schmalbandige Filterkurven 16; 17; 18 normiert
und für eine Erfassung der Druckfarben Gelb, Magenta und
Cyan ausgelegt sind, kann z. B. eine Farbdichtemessung hinsichtlich
der auf dem Bedruckstoff aufgetragenen Druckfarben ausgeführt
werden, wohingegen mit den Pixeln 03 oder Reihen 37 von
Pixeln 03, die die Filter 23; 24; 26 mit
den breitbandigen Filterkurven 27; 28; 29 zur
Erfassung der Farben Gelb, Grün oder Rot aufweisen, vorzugsweise
eine Farbortanalyse entsprechend der Farbwahrnehmung des menschlichen
Auges ausführbar ist und mittels der Recheneinheit auch
ausgeführt wird. Auch bei der in der 3 dargestellten
Anordnung 01 können, wie bereits in Verbindung
mit der 1 beschrieben, ein IR-Filter 12,
ein IR-Sperrfilter 13 und/oder ein Polarisationsfilter 14 vorgesehen
sein.
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Die
in den 1 und 3 beispielhaft dargestellten
Anordnungen 01 von Pixeln 03 jeweils vorzugsweise
bestehend aus mehreren parallel zueinander angeordneten Reihen 37 von
Pixeln 03 werden z. B. zur Inspektion eines Druckbildes
auf einem Bedruckstoff sowie zur vorzugsweise gleichzeitigen Farbmessung
an mindestens einer Position innerhalb dieses Druckbildes eingesetzt.
Der Einsatzort kann z. B. innerhalb einer Druckmaschine sein, insbesondere
einer Rotationsdruckmaschine, wobei das jeweilige Druckbild zumindest
teilweise, d. h. zumindest ein Ausschnitt dieses Druckbildes, unmittelbar nach
seiner Erzeugung vorzugsweise in einer laufenden Produktion der
Druckmaschine durch Erstellung einer fotografischen Abbildung inspiziert
und an mindestens einer Position farbmetrisch ausgemessen wird.
Die jeweilige Anordnung 01 von Pixeln 03 ist z. B.
als Bestandteil eines in der Druckmaschine angeordneten Inspektionssystems
ausgebildet, wobei diese Anordnung 01 von Pixeln 03 z.
B. als ein Bildsensor in CCD- oder CMOS-Technologie ausgebildet
ist. Innerhalb dieser Anordnung 01 von Pixeln 03 sind
jeweils mehrere Pixel 03 zeilenförmig angeordnet.
Der zu inspizierende Bedruckstoff wird durch die Druckmaschine bewegt,
wobei die Anordnung 01 von Pixeln 03 mit Bezug
auf die Druckmaschine insbesondere ortsfest angeordnet und das Druckbild
auf dem Bedruckstoff in einer relativ zu mindestens einer aus Pixeln 03 bestehenden
Reihe 37 dieser Anordnung 01 im Wesentlichen orthogonalen
Richtung vorzugsweise translatorisch bewegt ist. Zeilenweise erfasste Ausschnitte
des zu inspizierenden Druckbildes werden in Abhängigkeit
von einem eine Bewegungsgeschwindigkeit v des Druckbildes berücksichtigenden Signal
aneinandergefügt, um eine vollständige Abbildung
des Druckbildes zu erstellen. Auch berücksichtigt das Inspektionssystem
bei der Darstellung der Abbildung des Druckbildes den jeweiligen
mechanischen Abstand, den in der betreffenden Anordnung 01 Messsignale
liefernde Reihen von Pixeln 03 zueinander aufweisen.
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Das
sowohl zu inspizierende als auch farbmetrisch zu vermessende Druckbild,
welches z. B. aus Rasterpunkten mehrerer Farbauszüge aufgebaut
ist, wird zumindest in einem Ausschnitt mit polychromatischem Licht,
vorzugsweise mit Weißlicht, bestrahlt, wobei zumindest
ein Teil dieses aufgestrahlten Lichts von der Oberfläche
dieses Druckbildes zu der als Messanordnung dienenden Anordnung 01 von
Pixeln 03 reflektiert wird. Dieser Betriebszustand ist
in der 5 angedeutet. Ein auf einem Bedruckstoff 32 aufgebrachtes
Druckbild 31 wird zumindest teilweise in einen Erfassungsbereich z.
B. eines die Anordnung 01 mit den Pixeln 03 aufweisenden
Inspektionssystems bewegt. Diese Anordnung 01 ist z. B.
als Teil einer Zeilenkamera, insbesondere einer zum Inspektionssystem
gehörenden Zeilenkamera, ausgebildet. Die Anordnung 01 ist
mit der jeweiligen Wirkfläche 04 ihrer jeweiligen
Pixel 03 z. B. mit einer Neigung in einem Winkel α bezogen auf
ein auf dem Druckbild 31 stehendes Lot 33 auf die
Oberfläche des Druckbildes 31 gerichtet. Eine erste,
Weißlicht abstrahlende Lichtquelle 34 ist mit Bezug
auf das Lot 33 z. B. mit einer Neigung in einem Winkel β angeordnet.
Wenn mit dieser Messanordnung zudem der Glanz der Oberfläche
des Druckbildes 31 zu analysieren ist, ist zusätzlich
eine zweite, infrarote Strahlung emittierende Lichtquelle 36 vorgesehen,
welche mit Bezug auf das Lot 33 z. B. mit einer Neigung
in einem Winkel ε auf die Oberfläche des Druckbildes 31 gerichtet
ist, wobei sich der zur IR-Lichtquelle 36 gehörende
Winkel ε und der zur Zeilenkamera gehörende Winkel α in
derselben vertikalen Ebene auf verschiedenen Seiten vom diese Ebene
durchlaufenden Lot 33 befinden. Das Licht der ersten, Weißlicht
abstrahlenden Lichtquelle 34 wird von der Oberfläche
des Druckbildes 31 entsprechend dem Reflexionsgesetz unter
einem Winkel γ reflektiert. Zwischen dem von der Oberfläche
des Druckbildes 31 reflektierten Weißlicht und
dem Erfassungswinkel α ist ein Winkel δ ausgebildet,
wobei der Winkel δ der für eine Reflexunterdrückung
verantwortliche Winkel ist. Wenn der zur Zeilenkamera gehörende
Winkel α z. B. 15° und der zur ersten, Weißlicht abstrahlenden
Lichtquelle 34 gehörende Winkel β z. B.
30° betragen, ergibt sich für den Winkel δ ein
Wert von 45°. Der zur IR- Lichtquelle 36 gehörende
Winkel ε ist vorzugsweise mit Bezug auf das Lot 33 spiegelbildlich
und betragsgleich zu dem zur Zeilenkamera gehörenden Winkel α gewählt.
Die erste, Weißlicht abstrahlende Lichtquelle 34 kann
ebenfalls wie die Anordnung 01 mit den Pixeln 03 einen
Polarisationsfilter aufweisen, wobei die jeweilige Durchlassrichtung
von beiden Polarisationsfiltern zueinander orthogonal angeordnet
ist.
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Wie
zuvor beschrieben, ermöglicht die vorgeschlagene Lösung
ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung 01 mit mehreren
Pixeln 03 zur Abbildung zumindest eines Ausschnitts eines
aus mehreren Farbauszügen bestehenden Druckbildes 31,
wobei mehrere dieser Farbauszüge bei zumindest auf den abzubildenden
Ausschnitt des Druckbildes 31 einfallenden polychromatischen
Lichts jeweils einen spektralen Absorptionsverlauf mit mindestens
einem Maximum M16; M17; M18 bei einer bestimmten Wellenlänge λ aufweisen,
wobei die jeweiligen Wellenlängen λ des mindestens
einen Maximums M16; M17; M18 im jeweiligen spektralen Absorptionsverlauf
von mehreren Farbauszügen dieses Druckbildes 31 voneinander
verschieden sind, wobei verschiedene Pixel 03 aufgrund
einer ihnen jeweils zugeordneten Filterkurve 16; 17; 18; 19; 21; 27; 28; 29 sich
jeweils voneinander unterscheidende Wellenlängenbereiche des
Lichts erfassen, wobei die jeweiligen einer ersten Teilmenge der
Pixel 03 zugeordneten Filterkurven 16; 17; 18 zumindest
im Wellenlängenbereich ihrer jeweiligen Bandbreite voneinander
separiert sind, wobei mehrere dieser voneinander separierten Filterkurven 16; 17; 18 jeweils
auf die Erfassung von genau einem jeweils bei einer bestimmten Wellenlänge λ auftretenden
Maximum M16; M17; M18 im jeweiligen spektralen Absorptionsverlauf
von einem der Farbauszüge eingestellt sind, wobei eine
andere zweite Teilmenge von Pixeln 03 mit sich im Wellenlängenbereich
ihrer jeweiligen Transmissivität voneinander unterscheidenden
Filterkurven 19; 21; 27; 28; 29 reflektiertes
Licht jeweils zumindest in einem der zwischen zwei voneinander separierten,
Pixeln 03 der ersten Teilmenge zugeordneten Filterkurven 16; 17; 18 liegenden
Wellenlängenbereiche erfasst. Dieses Verfahren ist z. B.
in oder in Verbindung mit einem einen Bildsensor aufweisenden Gerät
verwirklicht, wobei der Bildsensor zumindest einen Ausschnitt eines
mit einer Druckmaschine erzeugten Druckbildes 31 fotografisch
insbesondere naturgetreu und möglichst verzerrungsfrei
abbildet, wobei der Bildsensor mit Bezug auf zumindest eine Position in
dem abgebildeten Ausschnitt des Druckbildes 31 mehrere
hinsichtlich eines farbmetrischen Messwertes auswertbare Messsignale
erzeugt, wobei der farbmetrische Messwert von dieser Position in
dem abgebildeten Ausschnitt des Druckbildes 31 einen Farbort
in einem Farbraum angibt.
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- 01
- Anordnung
- 02
- Träger
- 03
- Sensorelement,
Pixel
- 04
- Wirkfläche
- 05
-
- 06
- Filter
- 07
- Filter
- 08
- Filter
- 09
- Filter
- 10
-
- 11
- Filter
- 12
- Filter
- 13
- Sperrfilter
- 14
- Polarisationsfilter
- 15
-
- 16
- Filterkurve
- 17
- Filterkurve
- 18
- Filterkurve
- 19
- Filterkurve
- 20
-
- 21
- Filterkurve
- 22
- Filterkurve
- 23
- Filter
- 24
- Filter
- 25
-
- 26
- Filter
- 27
- Filterkurve
- 28
- Filterkurve
- 29
- Filterkurve
- 30
-
- 31
- Druckbild
- 32
- Bedruckstoff
- 33
- Lot
- 34
- Lichtquelle
- 35
-
- 36
- Lichtquelle
- 37
- Reihe
- M16
- Maximum
- M17
- Maximum
- M18
- Maximum
- v
- Bewegungsgeschwindigkeit
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- γ
- Winkel
- δ
- Winkel
- ε
- Winkel
- λ
- Wellenlänge
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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