DE2624866C3 - Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen LichtmengeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung
der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge, mit einem, dem
Lichtstrom der Lichtquelle ausgesetzten lichtempfindlichen Element, das entsprechend der auf das Material
auftreffenden Lichtintensität die Kopierbelichtungszeit der Lichtquelle steuert, und mit einem Kondensator, den
ein erster Schalter überbrückt und dessen Aufladung mit dem Einschalten der Lichtquelle beginnt
Bei der Belichtung von lichtempfindlichen Materialien, beispielsweise von Druckplatten, wird im allgemeinen
so vorgegangen, daS in Abhängigkeit Von den Eigenschaften des zu belichtenden Materials die
Belichtungszeit gewählt wird, wobei die von einem lichtempfindlichen Element direkt oder indirekt gelieferte
Spannung aufintegriert wird. Hierzu wird ein Sägezahn erzeugt, dessen Steigung sich als Funktion
dieser Spannung ändert Bei längeren Belichtungszeiten wird eine größere Anzahl von Sägezähnen erhalten.
Empirisch kann beispielsweise festgestellt werden, wie viele dieser Sägezahne für die richtige Belichtung eines
bestimmten Materialtyps erforderlich sind. Diese Zahl wird dann in einem Lichtdosiergerät vorgegeben.
Entsprechend der Lichtintensität liefert das lichtempfindliche Element eine mehr oder weniger hohe
Spannung, die aufintegriert verschieden lange Sägezähne ergibt und damit bei konstanter Zahl derselben zu
verschieden langen Belichtungszeiten führt.
Das Prinzip der Integration von Spannungswerten ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 46 887 bekannt,
die ein fotografisches Kopiergerät betrifft, bei dem Änderungen der Lichtintensität der Lichtquelle in
der Belichtungszeit berücksichtigt werden. Bei diesem bekannten Gerät ist ein elektrischer Zeitgeber mit
einstellbarer Laufzeit vorgesehen, die entsprechend der Lichtintensität an der Kopiervorlage durch einen
lichtelektrischen Wandler gesteuert wird. Der Zeitgeber enthält ein Potentiometer für eine der eingestellten
Laufzeit entsprechende Gleichspannung, die durch einen Verstärker zeitlich integriert und in einer
Vergleichseinrichtung mit einer Vergleichsspannung verglichen wird, wobei die Vergleichseinrichtung ein
Steuersignal beim Erreichen einer bestimmten Spannungsdifferenz abgibt Bei diesem Gerät wird der
Lichtstrom der Lichtquelle integriert und deren Änderungen in der Belichtungszeit berücksichtigt, es ist
aber nicht vorgesehen, für unterschiedlich empfindliche Materialien verschiedene Vergleichspannungen zu
verwenden und durch Vergleich der aufintegrierten Gleichspannung ohne Bildung einer Spannungsdifferenz
ein Steuersignal zum Schalten der Lichtquelle bzw. einer Blendeneinrichtung zu gewinnen.
Die DE-OS 22 51 334 beschreibt u. a. einen Steuerkreis zur automatischen Regelung der Belichtungszeit,
bei dem eine Konstantstromquelle verwendet wird, deren abgegebener Strom zum Laden eines Kondensators
durch einen lichtempfindlichen Widerstand geregelt wird. Der Kondensator stößt, sobald er auf eine
gewisse Höhe aufgeladen ist, einen elektronischen Schaltkreis an, der Belichtungsorgane abschaltet. Über
den Zusammenhang zwischen der Lichtintensität der Beleuchtungsorgane, die den lichtempfindlichen Widerstand
bestrahlen und dessen ohmschen Widerstand wird
keine Aussage gemacht.
Aus den deutschen Offenlegungsschriften 20 46887
und 20 30 919 ist sowohl die Verwendung von
Fotoelementen als auch von Fotowiderständen als lichtempfindliche Elemente in Schaltkreisen bekann t
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu
belichtendes Material abgegebenen Lichtmenge zu schaffen, mit der unabhängig von Veränderungen der
das Material bestrahlenden Lichtquelle durch Alterung, von dem Abstand der Lichtquelle von dem Material und
von Schwankungen in der Spannungsversorgung der Lichtquelle, das bei einer vorbestimmten Aufladespannung
eines Kondensators des Steuerkreises der Vorrichtung konstante Produkt aus Zeit χ Stromstärke
um einen vorgegebenen Faktor vergrößert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das lichtempfindliche Element ein Fotowiderstand
mit zur Lichtintensität der Lichtquelle umgekehrt proportionalem Widerstand ist, daß der ortsfest im
Lichtstrom der Lichtquelle liegende Fotowiderstand mit dem reihenmäßig mit ihm verbundenen Kondensator
ein /?C-Glied bildet, daß zur Änderung der Belichtungszeiten
eine mit vorgebbarer Frequenz und/oder Pulsbreite getriggerte Schaltstufe die exponentielle
Aufladung des Kondensators diskontinuierlich verlängert und daß die geänderte Spannung nach Verstärkung
mit einer festen Vergleichspannung in einer Vergleichs-Spannungseinrichtung verglichen wird, um bei Überein-Stimmung
der beiden Spannungsgrößen über eine bistabile Schaltung eine Relaisstufe auszulösen, die den
ersten Schalter zum Entladen des Kondensators schließt und einen zweiten Schalter im Stromkreis der
Lichtquelle öffnet, um diese abzuschalten.
Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen.
Mit der Erfindurg werden die Vorteile erzielt, daß der Schaltungsaufwand im Vergleich zu bekannten Geräten
gering ist, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden, und daß durch die Anwendung der Analogtechnik
die zeitliche Integration von Sägezähnen entfällt und statt dessen die Spannung an dem Kondensator mit
einer fest vorgegebenen Spannung in der Vergleichseinrichtung verglichen wird und sobald diese beiden
Spannungswerte gleich sind, ein Schalte- oder Steuersignal von der Vergleichsschaltung an die Blendeneinrichtung
bzw. die Lichtquelle abgegeben wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Es zeigen
Fig. la und Fig. Ib die der Lichtintensität der Lichtquelle entsprechende Spannung über der Zeit bei
einem bekannten Gerät,
Fig.2 den Spannungsverlauf für zwei Intensitäten
der Lichtquelle für das erfindungsgemäße Gerät, mit zwei Vergleichsspannungen, die zwei unterschiedlichen,
zu belichtenden Materialien mit verschiedenen Empfindlichkeiten entsprechen, sowie den Einfluß der
Triggerung auf die Verlängerung der Belichtungszeit, und
F i g. 3 den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Geräts.
Bei einer bekannten Steuereinrichtung liefert das lichtempfindliche Element eine mehr oder weniger hohe
Spannung U\ bzw. U2, wie Fig. la zeigt. Diese
Snannune wird üblicherweise verstärkt und anschließend
aufintegriert, beispielsweise in der An, daß ein Sägezahn erzeugt wird, dessen Steigung sich als
Funktion der Spannung ändert. Bei längeren Belichtungszeiten wird eine größere Anzahl von Sägezähnen
erzeugt. In der Praxis wird so vorgegangen, daß empirisch festgestellt wird, wie viele dieser Sägezähne
für die richtige Belichtung eines bestimmten, zu belichtenden Materials erforderlich sind. Diese Anzahl
wird dann an der Steuervorrichtung vorab eingestellt
ίο Die unterschiedlichen Spannungen Ui und U2 ergeben
verschieden lange Sägezähne und somit bei konstanter Zahl derselben verschieden lange Belichtungszeiten, wie
in F i g. 1 b dargestellt
Demgegenüber ist in F i g. 2 der Spannungsverlauf für zwei Lichtintensitäten I\ und h einer Lichtquelle 30 einer
Steuervorrichtung 10 dargestellt, wobei Uc\ und Uoi
zwei Vergleichsspannungen sind, die zwei unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Belichtungsempfindlichkeiten
entsprechen. Die Vergleichsspannungen Uc\ und Uci werden nachstehend noch näher erläutert.
In Fig.3 belichtet die Lichtquelle 30 ein nicht dargestelltes Material, wie beispielsweise eine Druckplatte.
Im Lichtstrom der Lichtqeuelle 30 Hegt ein lichtempfindliches Element 12, bei dem es sich um einen
Fotowiderstand handelt, der einen zur Lichtintensität bzw. zum Lichtstrom der Lichtquelle 30 umgekehrt
proportionalen ohmschen Widerstand aufweist. Im Strahlengang von der Lichtquelle 30 zu dem Fotowiderstand
12 sind eine Blendeneinrichtung 32 und ein Filter 34 angeordnet Das Filter 34 ermöglicht eine Anpassung
des Lichtspektrums der Lichtquelle 30 an die spektrale Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Materials. Im
Stromkreis liegt vor dem Fotowiderstand 12 ein Kondensator 22, der zusammen mit dem ohmschen
Widerstand des lichtempfindlichen Elements 12 ein KC-Glied bildet. Ein Schalter Si überbrückt den
Kondensator 22 und wird bei Beginn der Belichtung, d. h. beim Einschalten der Lichtquelle 30, geöffnet, so
daß der Kondensator 22 aufgeladen wird.
Es gilt allgemein mit der Kapazität C eines Kondensators, der Spannung U0 einer Spannungsquelle
und dem ohmschen Widerstand R für den Spannungsverlauf L/am Kondensator
U = lh (l -
Wird mit Hilfe eines Komparators die Spannung U mit einer fest vorgegebenen Spannung U\ verglichen, so
ist die Zeit, nach der beide Spannungen gleich groß sind, gegeben durch
Wird der Widerstand R in Gleichung (2) zur Lichtintensität einer Lichtquelle die ein Material
belichtet, umgekehrt proportional gesetzt, so daß gilt
dann wird
T ■ I = - a ■ C ■ In M - ~-J - constant.
Nach diesem Prinzip arbeitet das ÄC-Glied, gebildet
aus dem Kondensator 22 und dem lichtempfindlichen Element 12 der Steuervorrichtung 10.
Sobald die Lichtquelle 30 eingeschaltet wird, beginnt die Aufladung des Kondensators 22 und die Spannung ■>
an diesem wird in den1 Verstärker 14 entsprechend verstärkt und impedanzmäßig an den Eingang der
Vergleichseinrichtung 16 angepaßt. Dies ist erforderlich,
da das lichtempfindliche Element 12 einen Widerstand zwischen 100 kß bis 1 ΜΩ besitzt. In der Vergleichsein- :<
> richtung 16 wird die Spannung U mit einer fest vorgegebenen Vergleichsspannung Uc verglichen die
am Abgriff eines Spannungsteilers, gebildet aus einem der Sollwertgeber 18, 18', 18"... und dem Widerstand
20 anliegt. Die Sollwertgeber 18, 18', 18" sind Potentiometer, die entsprechend der Belichtungseigenschaften
des zu belichtenden Materials vorab eingestellt werden. Ein Drehschalter 38 stellt die Verbindung
zwischen dem ausgewählten Sollwertgeber und dem Masseanschluß der Steuervorrichtung 10 her. Jedem
Sollwertgeber 18, 18', 18" usw. entspricht eine Vergleichsspannung Uc\, Uc^, Uc^... Die Ausgangsspannung
der Vergleichseinrichtung 16 dient als die eine Eingangsspannung einer Flip-Flop-Schaltung 24, deren
zweiter Eingang von einer Startstufe 28 einen Startimpuls beim Einschalten der Steuervorrichtung 10
empfängt Die Flip-Flop-Schaltung 24 kann beispielsweise einen bistabilen Multivibrator oder eine Zweipunkt-Schaltung
umfassen, die als Schaltspannungen für die beiden stabilen Lagen die Ausgangsspannung der 3<
> Vergleichseinrichtung 16 und den Startimpuls der Startstufe 28 verwendet. Die Flip-Flop-Schaltung 24 ist
mit einer Relaisstufe 26 verbunden, die die beiden Schalter S\ und S2 öffnet und schließt, je nachdem,
welche stabile Lage die Flip-Flop-Schaltung 24 ein- r> nimmt. Der Schalter S2 liegt im Stromkreis der
Blendeneinrichtung 32, die zwischen der Lichtquelle 30 und dem lichtempfindlichen Element 12 angeordnet ist,
wie in F i g. 3 gezeigt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann der Schalter S2 auch im Stromkreis der ίι>
Lichtquelle 30 vorgesehen sein, um diese ein- bzw. auszuschalten. In diesem Fall ist es dann nicht
notwendig, daß die Blendeneinrichtung 32 betätigt wird, sie dient dann nur der Kollimation der von der
Lichtquelle 30 ausgehenden Lichtstrahlen.
Die Steuervorrichtung 10 weist noch zusätzlich eine getriggerte Schaltstufe 36 auf, die eine Änderung der
Belichtungszeiten des Materials in einem vorgegebenen Verhältnis entsprechend der gewünschten Grautönung
ermöglicht. Durch die getriggerte Schaltstufe können beispielsweise die Belichtungszeiten um ein gerades
Vielfaches von ]/2 verlängert werden, wobei die
Aufladung des Kondensators 22 nicht kontinuierlich, sondern diskontinuierlich erfolgt Die Wartezeiten
zwischen den einzelnen Aufladungen sind dann so ausgelegt, daß die voranstehende Forderung erfüllt
wird. Die Schaltstufe 36 liegt im Stromkreis der Steuervorrichtung 10 und ist an dem einen Eingang des
Verstärkers 14 angeschlossen, der mit dem lichtempfindlichen Element 12 verbunden ist
Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung ist folgende:
Mit Einschalten des Kopiergeräts wird ein Startimpuls in der Startstufe 28 ausgelöst, der die Flip-Flop-Schaltung
24 ansteuert, die in einer ihrer beiden stabiler Lagen kippt. Dadurch ^cht die Relaisslufe 26 an unc
öffnet den Schalter S\ und ..uiiießt den Schalter S2, se
daß diese die in F i g. 3 gestrichelt eingezeichnete Lage annehmen. Durch Schließen des Schalters S? wird die
I ichtquelle 30 eingeschaltet und das Element 12 vor
dem Lichtstrom beaufschlagt. Dadurch wird der Kondensator 22 entsprechend der auf das belichtete
Material auffallenden Lichtintensität aufgeladen.
Bei einer anderen Ausführungsform, die niehl
dargestellt ist, ist die Lichtquelle 30 ständig eingeschaltet, wobei im Ruhezustand die Lichtquelle 30 nur mit
geringer Leistung betrieben wird und erst im eingeschalteten Zustand der Steuervorrichtung 10 auf volle
Leistung geht. Dies kann sich vor allem dann ah zweckmäßig erweisen, wenn als Lichtquelle Brenne!
eingesetzt werden, die üblicherweise eine längere Anheizzeit haben und durch die voranstehend erwähnte
Betriebsweise mit dem Einschalten des Geräts ab sofort auch mit voller Leistung betrieben werden können, da
die Anheizperiode entfällt. In diesem Fall betätigt danr der zweite Schalter Sb nur die Blendeneinrichtung 32, die
beim Schließen des zweiten Schalters öffnet, so daß das Element 12 voll mit dem Lichtstrom der Lichtquelle 3C
beaufschlagt wird. Die Ausgangsspannung des Elements 12 wird im Verstärker 14 verstärkt und gleichzeitig
impedanzmäßig an den Eingang der Vergleichseinrichtung 16 angepaßt, an deren zweiten Eingang die
Vergleichsspannung Uc anliegt, die über einen der Sollwertgeber 18, 18', 18"... eingespeist wird. Sobald
die Spannung U und die Vergleichsspannung Uc gleich sind, kippt die Flip-Flop-Schaltung 24 in ihre andere
stabile Lage und betätigt die Relaisstufe 26, die den ersten Schaller S\ schließt und den zweiten Schaller S:
öffnet. Durch Schließen des ersten Schalters S\ wird dei Kondensator 22 entladen und durch Öffnen des zweiter
Schalters S2 die Stromversorgung der Lichtquelle 3C
beendet bzw. die Blendeneinrichtung 32 geschlossen, se daß kein Licht mehr auf das Element 21 auffällt
Die getriggerte Schaltstufe 36 ermöglicht es, die Grautönung, die mittels Graukeile an dem zu belichtenden
Material gemessen wird, von Stufe zu Stufe zt verändern, indem die Belichtungszeit, beispielsweise
von Stufe zu Stufe um den Wert j/2 verlängert wird. Sol
die Grautönung um einen vorgegebenen Faktor dunklet werden, so wird die getriggerte Schaltstufe 36 um eine
Einheit weitergeschaltet
Bei der Steuervorrichtung kommt es stets darauf an unabhängig von Einflüssen, wie beispielsweise Alterung
der Lichtquelle oder Intensitätsschwankungen während der Belichtung, das lichtempfindliche Material stets
richtig, d. h. entsprechend seinen Belichtungseigenschaften, zu belichten. Dies wird dadurch erreicht, daß durch
entsprechende Wahl der Kapazität Cdes Kondensators 22, der Spannung U am Ausgang des Elements 12 und
der Vergleichsspannung Uc das Produkt T- 1 (Gleichung 4) der Steuervorrichtung 10 der Lichtempfindlichkeit
des zu belichtenden Materials angepaßt wird. Bei der Belichtung" eines weiteren lichtempfindlichen
Materials, dessen Eigenschaften unterschiedlich zu dem ersten Material sind, ist es dann nur noch erforderlich, in
der Steuervorrichtung die Vergleichsspannung Uc zu ändern, nachdem zuvor empirisch die Belichtungseigenschaften
des Materials bestimmt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnunaen
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Steuerung der von einer Lichtquelle auf ein zu belichtendes Material abgegebenen
Lichtmenge, mit einem dem Lichtstrom der Lichtquelle ausgesetzten lichtempfindlichen
Element, das entsprechend der auf das Material auf treffenden Lichtintensität die Kopierbelichtungszeit
der Lichtquelle steuert und mit einem Kondensator, den ein erster Schalter überbrückt und dessen
Aufladung mit dem Einschalten der Lichtquelle beginnt, dadurch gekennzeichnet, daß das
lichtempfindliche Element (12) ein Fotowiderstand mit zur Lichtintensität der Lichtquelle (30) umgekehrt
proportionalem Widerstand ist, daß der ortsfest im Lichtstrom der Lichtquelle (30) liegende
Fotowiderstand mit dem reihenmäßig mit ihm verbundenen Kondensator (22) ein ÄC-Glied bildet,
daß zur Änderung der Belichtungszeiten eine mit vorgebbarer Frequenz und/oder Pulsbreite getriggerte
Schaltstufe (36) die exponentiell Aufladung des Kondensators (22) diskontinuierlich verlängert
und daß die geänderte Spannung nach Verstärkung mit einer festen Vergleichsspannung (Uc) in einer
Vergleichspannungseinrichtung (16) verglichen wird, um bei Übereinstimmung der beiden Spannungsgrößen
über eine bistabile Schaltung (14) eine Relaisstufe (26) auszulösen, die den ersten Schalter
(S 1) zum Entladen des Kondensators (22) schließt und einen zweiten Schalter (52) im Stromkreis der
Lichtquelle (30) öffnet, um diese abzuschalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab eine Anzahl von Sollwertgebern (18, 3r>
18', 18" ...) in Form von Potentiometern, die entsprechend den Belichtungseigenschaften des zu
belichtenden Materials einstellbar sind, vorgesehen sind, die einzeln über einen Drehschalter (38) mit
einem Widerstand (20) verbindbar sind und mit diesem einen Spannungsteiler bilden, dessen Abgriff
mit dem einen Eingang ( + ) der Vergleichseinrichtung (16) und deren anderer Eingang ( —) mit dem
Ausgang des Verstärkers (14) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flip-Flop-Schaltung
(24) vorgesehen ist, die als Schaltspannungen für ihre beiden stabilen Lagen die Ausgangsspannung
der Vergleichseinrichtung (16) und einen Startimpuls einer Startstufe (28) eines Lichtkopier- r>
<> gerätes beim Einschalten empfängt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flip-Flop-Schaltung (24) eine
Relaisstufe (26) nachgeschaltet ist, die den ersten Schalter (Si) und einen zweiten Schalter (S2), der im τ>
Stromkreis der Lichtquelle (30) liegt bzw. die Blendeneinrichtung (32) zwischen der Lichtquelle
(30) und dem Element (12) betätigt, entsprechend der Relaisstellung öffnet oder schließt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der fao Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
getriggerte Schaltstufe (36) im Stromkreis des Lichtdosiergeräts (10) in Reihe mit dem lichtempfindlichen
Element (12) liegt und gemeinsam mit diesem an dem einen Eingang des Verstärkers (14) b5
angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (30)
stets eingeschaltet ist und der zweite Schalter (S 2) einen Verschluß (32) betätigt
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