DE69019700T2

DE69019700T2 - Bildablesevorrichtung.

Info

Publication number: DE69019700T2
Application number: DE69019700T
Authority: DE
Inventors: Michio Ito; Koichi Yonezawa
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: EP0434371A2; US5142138A; EP0434371B1; DE69019700D1; EP0434371A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildablesevorrichtung zur Messung des Lichtrefexionsvermögens oder der Lichtdurch lässigkeit eines bildtragenden Elements und genauer gesagt eine Verbesserung der Leistung und Meßgenauigkeit der Bildablesevorrichtung.

Beschreibung des Stands der Technik

Es gibt zwei Arten an Bildablesevorrichtungen, die im Bereich des Druckens üblicherweise verwendet werden: Bildablesevorrichtungen zur möglichst genauen Ablesung eines Bildes, um es in verarbeitbare Daten eines Computers u.dgl. umzuwandeln, und Bildablesevorrichtungen zur Messung des Bereichs eines entweder schwarzen oder weißen Teils eines binären monochromen Bildes. Die erstere ist allgemein als Bildscanner bekannt. Die zweitere ist als Farbmusterflächenmesser bekannt, der zur Messung des Anteils (eines Farbmusterflächengrades) des Bildteils (des mit Farbe versehenen Teils) in jedem Abschnitt einer Druckplatte oder eines Originalfilms zur gesamten Druckplatte oder dem gesamten Originalfilm verwendet wird, um vor dem Druckvorgang die einem Druckgerät zugeführte Farbmenge zu bestimmen.
Der Farbmusterflächenmesser dient zum Messen einer durchschnittlichen Farbmusterfläche jedes einzelnen von zigfachen kleinen Bereichen, in die eine Druckbildebene unterteilt ist. Aufgrund dieser Funktion ist die räumliche Auflösung des Farbmusterflächenmessers im Vergleich zum Bildscanner gering. Der Wert der räumlichen Auflösung liegt je nach zu verwendendem Druckgerät zwischen mehreren mm und 100 mm. Die Genauigkeit des gemessenen Werts jedoch, d.h. der Absolutwert der Differenz zwischen einem echten Farbmusterflächengrad und dem korrespondierenden gemessenen Farbmusterflächengrad, muß im allgemeinen zwischen 1 und 5% liegen. Insbesondere beim Drucken von Drucksachen mit einem geringen Farbmusterflächengrad (z.B. bei Geschäftsformularen) ist es wünschenswert, Meßfehler zu minimieren.
Ein Beispiel der Bildablesevorrichtungen zur Messung des Farbmusterflächengrads ist eine in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 57-64102 geoffenbarte Vorrichtung. Ein Meßkopf dieser Vorrichtung ist weiter unten in Zusammenhang mit Figuren 15 und 16 beschrieben. Fig.15 ist eine Schnittansicht des Meßkopfes der Vorrichtung entlang der zu einer Hauptabtastrichtung X senkrechten Ebene. Fig.16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig.15. In der Beschreibung ist eine Bezugszahl oder ein Bezugszeichen, die bzw. das einen Bestandteil in den Figuren kennzeichnet, mit keinem tiefstehenden Zeichen versehen, wenn der Bestandteil für etwas Ganzes steht (z.B. die Photodioden 6). Ein tiefstehendes Zeichen steht bei der Bezugszahl oder dem Bezugszeichen, wenn die einzelnen Bestandteile genau angeführt sind. (Zum Beispiele wird eine Vielzahl an Elementen 6&submin;&sub1;, 6&submin;&sub2;, 6&submin;&sub3;...6-n einfach als 6&submin;&sub1; bis 6-n bezeichnet.) Das gleiche gilt für die anderen Figuren.
Wie aus Figuren 15 und 16 ersichtlich ist der Meßkopf, der eine Lichtquelleneinheit 2 und eine Lichterkennungseinheit 3 umfaßt, oberhalb einer zu messenden Druckplatte 1 angeordnet. Die Lichtquelleneinheit 2 umfaßt ein Paar Leuchstoffröhren 4, von denen sich jede in der Hauptabtastrichtung X erstreckt, und eine reflektierende Platte 5, die die Leuchtstoffröhren von oben hinunter bis zu ihren beiden Seiten abdeckt. Die Lichterkennungseinheit 3 umfaßt eine Vielzahl an Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n, die in der Hauptabtastrichtung X auf einer zur Druckplatte 1 parallelen Ebene linear angeordnet sind, Blenden 7, die zur Abtrennung zwischen den benachbarten Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n angeordnet sind, und eine Stopplatte 8, die an den unteren Enden der Verschlüsse 7 parallel mit der Druckplatte 1 befestigt ist. Die Stopplatte 8 ist mit Öffnungen 9&submin;&sub1; bis 9-n ausgebildet, die an Positionen angeordnet sind, die mit den jeweiligen Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n korrespondieren. In Fig.15 kennzeichnet Bezugszeichen 10 einen vorbestimmten Abschnitt, der durch eine einzelne Photodiode 6 gemessen wird, und 11 kennzeichnet das Licht, das von den Leuchstoffröhren 4 ausgestrahlt wird, durch den vorbestimmten Abschnitt 10 reflektiert wird, durch die Öffnung der Stopplatte 8 gelangt und auf die Photodiode 6 auftrifft.
Im allgemeinen unterscheidet sich das Lichtreflexionsvermögen einer Offsetdruckplatte im Bildteil von jener im Nicht-Bildteil. Die Vorrichtung macht sich diese Eigenschaft zunutze. Durch Beleuchten der vorbestimmten Abschnitte 10 in der Druckplatte 1 mit dem Licht der Leuchstoffröhren 4 wird die Farbmusterfläche auf der Grundlage der durch die vorbestimmten Abschnitte 10 reflektierten Lichtmenge gemessen.
In der Vorrichtung wird das durch die Leuchstoffröhren 4 ausgestrahlte Licht 11 durch die jeweiligen vorbestimmten Abschnitte 10&submin;&sub1; bis 10-n in der Druckplatte 1 reflektiert, wo das Licht gemäß deren Reflexionsvermögen abgeschwächt wird, und gelangt anschließend durch die Öffnungen 9&submin;&sub1; bis 9-n der Stopplatte 8 und trifft auf die Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n auf. Da die Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n in der Hauptabtastrichtung X linear angeordnet sind, wird zu einem Zeitpunkt ein streifenartiger, sich in der Hauptabtastrichtung erstreckender Bereich X gemesssen. Somit wird jeder streifenartige, sich in der Hauptabtastrichtung X erstreckende Bereich in Serie gemessen, während sich der aus der Lichtquelleneinheit 2 und der Lichterkennungseinheit 3 bestehende Meßkopf in eine Unterabtastrichtung Y bewegt, die zur Hauptabtastrichtung X senkrecht verläuft, wodurch die Farbmusterfläche der gesamten Bildplatte 1 gemessen wird.
In der oben erwähnten herkömmlichen Vorrichtung werden jedoch die vorbestimmten zu messenden Abschnitte 10 durch die Formen und die Positionsbeziehungen der Öffnungen 9 der Stopplatte 8 und der effektiven lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 6 bestimmt. Ein Problem besteht darin, daß Fehler in deren Formen und Positionen eine direkte Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit darstellen.
Die Stopplatte 8 mit einem Fehler von mehreren um bis zu Zigfachen um kann durch hochpräzises mechan isches Bearbeiten, Ätzen, Laserschneiden u.dgl. hergestellt werden. Die effektiven lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 6 können durch das Verfahren der IC-Herstellung mit hoher Genauigkeit geformt werden. Der Dimensionsfehler in der Form eines Pakets Photodioden 6 ist jedoch ziemlich groß, nämlich insgesamt etwa Hunderte um. Es ist einigermaßen schwierig, zigfache Photodioden 6 genau auszurichten. Entweder die Drehung oder die Neigung einer quadratischen Elementoberfläche jeder Photodiode 6 beeinflußt die Form der zu messenden vorbestimmten Abschnitte 10. In der Vorrichtung mit einer derartigen Struktur war es schwierig, eine Messung hoher Präzision zu erzielen.
In der oben erwähnten herkömmlichen Vorrichtung werden die durch die jeweiligen Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n zu messenden vorbestimmten Abschnitte 10&submin;&sub1; bis 10-n so eingeteilt, daß die Überlappung der durch die benachbarten Photodioden 6 gemessenen vorbestimmten Abschnitte 10 so gering wie möglich ist. Wenn die durch die jeweiligen Photodioden 6&submin;&sub1; bis 6-n gemessenen vorbestimmten Abschnitte 10&submin;&sub1; bis 10-n aufgrund eines Herstellungsfehlers optischer Teile aus ihrer Position oder Form gebracht wurden, kommt es wahrscheinlich zur Bildung eines toten Bereichs in den zu messenden vorbestimmten Abschnitten und eines Bereichs mit äußerst hoher Empfindlichkeit. Insbesondere der tote Bereich in den zu messenden vorbestimmten Abschnitten führt zu einem Nicht-Ablesen einer Zeile. Beim Drucken muß die Farbe auf einen Bereich aufgebracht werden, dessen Bildteil nur eine Zeile enthält. Das Nicht-Ablesen einer Zeile ist problematischer als der Fehler im Absolutwert eines gemessenen Werts und stellt besonders beim Drucken von Drucksachen mit einer kleinen Farbmusterfläche, z.B. bei Geschäftsformularen u.dgl., ein schwerwiegendes Problem dar.
Wenn die Vorrichtung konstruiert ist, den überlappenden Teil der Empfindlichkeiten wie die herkömmliche Vorrichtung zu verringern, verkleinert sich die effektive lichtempfindiiche Fläche der Photodioden. Demzufolge nimmt die auf die Photodioden 6 auftreffende Lichtmenge ab; der Nachteil Iiegt darin, daß die Vorrichtung dem Einfluß des elektrischen Rauschens ausgesetzt ist.
Wenn der überlappende Teil der Empfindlichkeiten der benachbarten Photodioden 6 klein ist, üben die Herstellungs- und Zusammenbaufehler der Teile in mehreren Fällen einen großen Einfluß auf die Meßfehler aus.
In einer solchen Vorrichtung war es schwierig, die Funktion des Farbmusterflächenmessers ausreichend zu erfüllen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildablesevorrichtung zur Messung des Lichtreflexionsvermögens oder der Lichtdurch lässigkeit eines vorbestimmten Abschnitts in einem bildtragenden Element.
Ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Bildablesevorrichtung bereitzustellen, in der ein Fehler der Anbringungsposition lichtempfindlicher Elemente keinen Einfluß auf einen Meßfehler hat.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildablesevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, keinen toten Bereich in zu messenden vorbestimmten Abschnitten zu erzeugen und durch lichtempfindliche Elemente eine große Lichtmenge nachzuweisen.
Eine erfindungsgemäße Bildablesevorrichtung umfaßt ein Stützmittel zum Stützen des bildtragenden Elements; eine Lichtquelle zum Beleuchten des vorbestimmten zu messenden Abschnitts im bildtragenden Element; eine Vielzahl lichtempfindlicher Elemente, die ein- oder zweidimensional im wesentlichen parallel zum bildtragenden Element angeordnet sind; eine erste Stopplatte, die zwischen den lichtempfindlichen Elementen und dem bildtragenden Element angeordnet ist und mit Öffnungen an Positionen versehen ist, die mit den lichtempfindlichen Elementen korrespondieren; eine zweite Stopplatte, die zwischen den lichtempfindlichen Elementen und der ersten Stopplatte angeordnet ist und mit Öffnungen mit einer Größe innerhalb der lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente an Positionen versehen ist, die mit den lichtempfindlichen Elementen korrespondieren; und ein Berechnungsmittel zum Bestimmen des/der durchschnittlichen Lichtreflexionsvermögens oder -durchlässigkeit des vorbestimmten Abschnitts auf Basis des Ausgangssignals der korrespond ierenden lichtempfindlichen Elemente.
Wenn in diesem Fall eine effektive Distanz zwischen den lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente und den Öffnungen der zweiten Stopplatte durch S' gekennzeichnet wird, eine effektive Distanz zwischen den Öffnungen der zweiten Stopplatte und den Öffnungen der ersten Stopplatte durch S gekennzeichnet wird, eine effektive Dimension der Öffnungen der ersten Stopplatte durch Cu gekennzeichnet wird, eine effektive Dimension der Öffnungen der zweiten Stopplatte durch Cl gekennzeichnet wird und eine effektive Dimension der lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente durch Cp gekennzeichnet wird, erfüllt die Bildablesevorrichtung den folgenden Ausdruck:
Wenn der Ausdruck (1) erfüllt ist, übt eine geringe Abweichung der Anbringungsposition der lichtempfindlichen Elemente keinen Einfluß auf den Meßfehler auf. Solange die Öffnungen der zweiten Stopplatte innerhalb der Größe der lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente liegen, fällt das gesamte Licht, das von den durch die lichtempfindlichen Elemente gemessenen vorbestimmten Abschnitten im bildtragenden Element durch die Öffnungen der ersten Stopplatte hindurch zu den Öffnungen der zweiten Stopplatte geführt wird, auf die lichtempfindlichen Elemente auf.
Wenn vorzugsweise eine Distanz zwischen Mitten benachbarter Öffnungen der zweiten Stopplatte durch p gekennzeichnet wird und eine effektive Distanz zwischen den Öffnungen der zweiten Stopplatte und dem bildtragenden Element durch H gekennzeichnet wird, ein Überlappungsfaktor F der durch benachbarte lichtempfindliche Elemente gemessenen vorbestimmten Abchnitte, welcher Überlappungsfaktor F durch den nachstehenden Ausdruck (2) bestimmt wird, 0,1 übersteigt, und ein Flachheitsfaktor J der Empfindlichkeit des zu mesenden vorbestimmten Abschnitts, welcher Flachheitsfaktor J durch den nachstehenden Ausdruck (3) bestimmt wird, mehr als 0,95 und weniger als 1,05 beträgt:
Wenn die Ausdrücke (2) und (3) die oben angeführten Bedingungen erfüllen, überlappen die durch die benachbarten lichtempfindlichen Elemente gemessenen vorbestimmten Abschnitte einander in einem ausreichenden Ausmaß. Selbst wenn sich daher die Position oder Form der durch die jeweiligen lichtempfindlichen Elemente gemessenen vorbestimmen Abschnitte von der richtigen Position oder Form unterscheidet, wird die Überlappung der benachbarten, vorbestimmten und zu messenden Abschnitte sichergestellt, sodaß in den zu messenden vorbestimmten Abschnitten kein toter Bereich entsteht. Die Menge des auf die lichtempfindlichen Elemente auftreffenden Lichts kann erhöht werden, sodaß der Einfluß des Rauschens problemlos verringert wird. Wenn der Ausdruck (3) die oben angeführten Bedingungen erfüllt, entspricht die Zusammensetzung der Empfindlichkeiten im überlappenden Teil der durch die benachbarten lichtempfindlichen Elemente zu messenden vorbestimmten Abschnitte im wesentlichen der Empfindlichkeit im nicht-überlappenden Teil davon, was zu einer im wesentlichen horizontalen Gesamtverlaufsempfindlichkeit der lichtempfindlichen Elemente auf dem bildtragenden Element mit Ausnahme der beiden Enden davon führt.
In der vorliegenden Erfindung umfaßt das bildtragende Element Bildpapier, Druckplatten für den Offset- und Buchdruck, Originalfilme, die in der Photolitographie hergestellt werden u.dgl.
Das Stützmittel umfaßt flache Platten, z.B. Glasplatten, auf die das bildtragende Element gesetzt werden kann. In der die Lichtdurchlässigkeit messenden Bildablesevorrichtung müssen zumindest die Abschnitte des Stützmittels, die mit den vorbestimmten Abschnitten korrespondieren, die im bildtragenden Element zu messen sind, aus lichtdurchlässigem Material bestehen.
Es ist wünschenswert, daß die Lichtquelle Licht mit stabiler Intensität ausstrahlt, z.B. Leuchtstoffröhren, LEDs, Halogenlampen und Glühlampen. In der vorliegenden Erfindung ist keine davon speziell vorzuziehen, da sich alle zur Verwendung eignen.
Die lichtempfindlichen Elemente umfassen Photodioden, Phototransistoren, lichtleitende Elemente, Iadungsgekoppelte Bausteine, Photoröhren u.dgl. Am bevorzugtesten sind Photodioden, die im allgemeinen eine hervorragende Linearität aufweisen, wenn ihnen Licht zugeführt wird.
Die zweidimensionale Anordnung der lichtempfindlichen Elemente entspricht der Form des bildtragenden Elements. Drucksachen sind üblicherweise rechteckig, weshalb die lichtempfindlichen Elemente vorzugsweise aus Gründen der vielseitigen Anwendung in einer rechteckigen Matrix angeordnet sind. Es ist jedoch vorzuziehen, lichtempfindliche Elemente konzentrisch anzuordnen, wenn das bildtragende Element auf einen Kreis beschränkt ist. In der zweidimensionalen Anordnung ist das Abtasten nicht erforderlich, wenn das bildtragende Element ausreichend klein ist, wodurch die zur Messung erforderliche Zeit verkürzt wird. Wenn die lichtempfindlichen Elemente aufgrund der Einschränkungen des Raums, in dem die Elemente angeordnet sind, und der Anzahl der Elemente nicht zweidimensional angeordnet sein können, sind die lichtempfindlichen Elemente in einer oder zwei Reihen, d.h. eindimensional angeordnet, um das bildtragende Element in der zur Anordnung senkrechten Richtung abzutasten und zu messen. In einem solchen Fall sind die lichtempfindlichen Elemente normalerweise in einer oder zwei Reihen in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Insbesondere wenn die lichtempfindlichen Elemente relativ zur räumlichen Auflösung groß sind, ist die Zickzack-Anordnung vorzuziehen. In der eindimensionalen Anordnung tritt jedoch oft die Notwendigkeit des Abtastens auf, und der Raum, in dem die lichtempfindlichen Elemente und die zusätzlichen Schaltungselemente angeordnet sind, unterliegt keiner Einschränkung, sodaß die räumliche Auflösung ohne Schwierigkeiten verbessert wird. Da die Messung mit einer kleineren Anzahl an lichtempfindlichen Elementen in einem weiteren Bereich erzielbar ist, werden die Kosten problemlos verringert.
Vorzugsweise werden die ersten und zweiten Stopplatten durch hochpräzises mechanisches Bearbeiten oder durch ein Verarbeitungsverfahren hergestellt, wo man eine besonders hohe Genauigkeit erwarten kann, z.B. Laserschneiden oder Ätzen; gleichzeitig werden sie so dünn wie möglich gebildet. Um beispielsweise einen Meßfehler von 1% oder weniger mit der räumlichen Auflösung von 10 mm zu erreichen, liegt die Herstellungsgenauigkeit jedes Teils der Stopplatten vorzugsweise bei 10 um oder weniger. Vorzugsweise besteht jede der ersten und zweiten Stopplatten aus einer Platte mit Öffnungen an Positionen, die mit den jeweiligen lichtempfindlichen Elementen korrespondieren. In einer solchen Struktur wird die Anzahl der Teile verringert und die Positionsbeziehung zwischen den Öffnungen problemlos präzise eingehalten. Die Öffnungen können die Form eines Parallelogramms, Trapezes, Dreiecks oder Sechsecks aufweisen. Bezüglich der Position der zweiten Stopplatte ist die Distanz von den lichtempfindlichen Elementen vorzugsweise so kurz wie möglich, da die Größe der lichtempfindlichen Elemente dementsprechend verringert werden kann. Weiters ist es angesichts der Meßgenauigkeit vorzuziehen, erste und zweite Stopplatten mit gleicher Konstruktion zu verwenden.
Das Berechnungsmittel ist ein Mittel zur Durchführung verschiedener Signalumwandlungen, Berechnungsschritte u.dgl., um einen Farbmusterflächengrad des bildtragenden Elements auf der Basis der Ausgangssignale der jeweiligen lichtempfindlichen Elemente zu finden. Bei der Anwendung in einen Farbmusterflächenmesser zum Drucken ist es beispielsweise einstellbar, das bildtragende Element in streifenartige kleine Bereiche (nachstehend als Streifen bezeichnet) einzuteilen und durch das Berechnungsmittel den Farbmusterflächengrad jedes Streifens zu ermitteln. In diesem Fall müssen die Werte, die an jeweiligen Meßpunkten gemessen werden, die in einem einzelnen Streifen bereich enthalten sind, in herkömmlicher Weise addiert werden. Ein Mittel für den Additionsvorgang ist auch im Berechnungsmittel enthalten.
Die Bildablesevorrichtung umfaßt weiters vorzugsweise ein Schattierungskorrekturmittel zur Korrektur der Empfindlichkeit und Offset-Abweichungen jedes Meßsets. Ein Meßset ist ein Bauteilsatz, der von der Lichtquelle bis zu einer elektrischen Schaltung reicht, die mit der Messung des vorbestimmten Abschnitts durch ein einzelnes lichtempfindlichees Element in Zusammenhang steht. Die Beleuchtungsungleichmäßigkeit der Lichtquelle und die Empfindlichkeitsungleichmäßigkeit der lichtempfindlichen Elemente werden durch das Schattierungskorrekturmittel korrigiert, sodaß die Meßgenauigkeit des Farbmusterflächengrads verbessert werden kann. Die Schattierungskorrektur muß nicht notwendigerweise auf allen Meßsets erfolgen, die den jeweiligen lichtempfindlichen Elementen entsprechen, sondern können auch nur auf einigen Meßsets erfolgen. Die Korrektur kann solcherart erfolgen, daß einige Meßsets in eine Meßsetgruppe integriert werden und der durchschnittliche Wert der durch die Meßsatzgruppe gemessenen Ergebnisse mit jenem einer anderen Meßsatzgruppe übereingestimmt wird.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1 ist eine perspektivische Ansicht einer Bildablesevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig.2 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung zeigt;
Fig.3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig.2;
Fig.4 ist eine schematische Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Lichterkennungseinheit und der Empfindlichkeit jedes Meßsets aufzeigt;
Figuren 5 bis 7 sind Ansichten, die erforderliche Ausdrücke bzw. Bedingungen erklären;
Figuren 8A, 8B, 8C bzw. 8D zeigen die Empfindlichkeiten, worin sich ein Flachheitsfaktor J in der Nähe von 1 ändert;
Fig.9 zeigt die Beziehung zwischen dem Flachheitsfaktor J und einem Meßfehler;
Fig.10 zeigt die Empfindlichkeit, wenn die Position eines einzelnen lichtempfindlichen Elements abweicht;
Fig.11 ist ein Blockdiagramm, das das gesamte System der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt;
Fig.12 ist ein Flußdiagramm, das die Funktionsweise der Ausführungsform darstellt;
Figuren 13 bzw. 14 zeigen Beispiele von Anordnungen lichtempfindlicher Elemente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.15 ist eine Schnittansicht eines Meßkopfes für eine herkömmliche Vorrichtung entlang der senkrecht zu einer Hauptabtastrichtung verlaufenden Ebene; und
Fig. 16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 15.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bezugnehmend auf die Zeichnungen folgt eine ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Bildablesevorrichtung des lichtdurchlässigen Typs zur Messung eines Farbmusterflächengrads eines Originalfilms zur Verwendung in einem Vordruck- oder Offsetdruckverfahren u.dgl. Zunächst wird die Struktur dieser Vorrichtung unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 3 beschrieben. Fig.1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung. Fig.2 ist eine Schnittansicht, die einen Originalfilm und einen Meßkopf von Fig.1 im Detail darstellt. Fig.3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig.2.
Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, umfaßt die Vorrichtung einen lichtdurchlässigen Filmständer 22, um darauf einen Originalfilm 21, z.B. PET, zu setzen, der ein bildtragendes Element ist, und einen Meßkopf 25, umfassend eine Lichtquelleneinheit 23 und eine Lichterkennungseinheit 24, der sich in einer Unterabtastrichtung Y mit dem Filmständer 22 dazwischen bewegt.
Die Lichtquelleneinheit 23, die über der Oberseite des Filmständers 22 angeordnet ist, umfaßt eine Leuchstoffröhre 26, die sich in einer Hauptabtastrichtung X erstreckt, reflektierende Platten 27, die auf beiden Seiten der Leuchtstoffröhren 26 angeordnet sind, und ein Diffusionspult 28, das zwischen den beiden reflektierenden Platten 27 unter der Leuchtstoffröhre 26 angeordnet ist.
Die unterhalb der unteren Seite des Filmständers 22 befindliche Lichterkennungseinheit 24 umfaßt eine Vielzahl an Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n, die in einer Linie in der Hauptabtastrichtung X auf einer Ebene parallel zum Filmständer 22 angeordnet sind, sowie eine erste Stopplatte 30, eine mittlere Stopplatte 31 und eine zweite Stopplatte 32, die alle zwischen den Photodioden 29 und dem Filmständer 22 angeordnet sind.
Die erste Stopplatte 30 befindet sich zwischen dem Filmständer 22 und den Photodioden 29 und ist mit Öffnungen 33&submin;&sub1; bis 33-n an Positionen versehen, die mit dem jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n korrespondieren.
Die zweite Stopplatte 32 ist knapp oberhalb der Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n angeordnet und ist mit Öffnungen 34&submin;&sub1; bis 34-n mit einer Größe innerhalb der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n an Positionen versehen, die mit den jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n korrespondieren.
Die mittlere Stopplatte 31 ist zwischen der ersten Stopplatte 30 und der zweiten Stopplatte 32 angeordnet und mit Öffnungen 35, deren Dimension größer als jene der Öffnungen 33 und 34 ist, an Positionen versehen, die mit den jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n korrespondieren. Die erste Stopplatte 30, die mittlere Stopplatte 31 und die zweite Stopplatte 32 sind miteinander durch Blenden 36 gekoppelt, die zur Abteilung des Raums zwischen der ersten und zweiten Stopplatte 30 und 32 in Abschnitte, die mit den Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n korrespondieren, dienen.
In Fig.2 kennzeichnet Bezugszeichen 37 einen vorbestimmten Abschnitt, der im Originalfilm 21 durch eine einzelne Photodiode 29 gemessen wird. Vorbestimmte Abschnitte (z.B. 37&submin;&sub2; und 37&submin;&sub3;), die durch die benachbarten Photodioden gemessen werden (z.B. 29&submin;&sub2; und 29&submin;&sub3;) sind so ausgebildet, daß sie teilweise überlappen (z.B. im Bereich 58), wie dies aus Fig.3 ersichtlich ist.
Fig.4 ist eine schematische Ansicht der Beziehung zwischen der Lichterkennungseinheit 24 mit der obigen Konstruktion und den Empfindlichkeiten 38&submin;&sub1; bis 38&submin;&sub3; der jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29&submin;&sub3; auf dem Originalfilm 21. Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, weisen die Empfindlichkeiten 38&submin;&sub1; bis 38&submin;&sub3; der jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29&submin;&sub3; einen im wesentlichen trapezförmigen Verlauf auf. Das Bezugszeichen m&sub2; kennzeichnet die Länge der unteren Basis des Trapezes (zeigt die Empfindlichkeit 38 an), m&sub1; kennzeichnet die Länge der oberen Basis davon, f kennzeichnet die Länge einer geneigten Seite davon in Hauptabtastrichtung X und p kennzeichnet den Abstand zwischen den Mitten der benachbarten Photodioden 29.
In Fig.4 kennzeichnet Bezugszeichen S' eine effektive Distanz zwischen den lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29 und den Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32, S kennzeichnet eine effektive Distanz zwischen den Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32 und den Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30, H kennzeichnet eine effektive Distanz zwischen der zweiten Stopplatte 32 und den zu messenden vorbestimmten Abschnitten im Originalfilm 21, Cu kennzeichnet eine effektive Dimension der Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30, Cl kennzeichnet eine effektive Dimension der Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32, und Cp kennzeichnet eine effektive Dimension der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29.
Es wird nun eine Ebene angenommen, die die Richtung, in der die Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29&submin;&sub3; angeordnet sind, und eine gerade Linie enthält, die den geometrischen Mittelpunkt der Empfindlichkeit 38 des durch eine einzelne Photodiode 29 gemessenen vorbestimmten Abschnitts 37 auf dem Originalfilm 21 mit dem Mittelpunkt der korrespondierenden Öffnung 34 der zweiten Stopplatte 32 verbindet. Die effektiven Dimensionen Cu und Cl sind die Längen der Liniensegmente, in denen die Ebene die korrespondierenden Öffnungen 33 und 34 der Stopplatten 30 bzw. 32 schneidet. Die effektive Dimension Cp ist die Länge eines Liniensegments, in dem die Ebene die lichtempfindliche Oberfläche der korrespondierenden Photodiode 29 schneidet. Wenn beispielsweise die Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30 und die Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32 rechteckig oder parallelogramm-artig sind, sind die effektiven Dimensionen die Länge einer Seite des Rechtecks oder Parallelogramms. Wenn die Formen trapezartig sind, sind die effektiven Dimensionen die durchschnittliche Länge der oberen und unteren Basen des Trapezes. Wenn die Formen dreieckig sind, sind die effektiven Dimensionen die halbe Länge der Basis des Dreiecks. Ein Sechseck wird als Kombination zweier Trapeze behandelt. Wenn Material mit einem anderen Brechungsindex als Luft, z.B. Glas, zwischen dem Originalfilm 21 und den lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29 vorhanden ist, wird eine optische Pfadiänge durch den Effekt der Brechung geändert. Dieser Effekt sollte berücksichtigt werden, um die effektiven Distannzen S', S und H zu finden.
Wenn beispielsweise die Dicke des Filmständers 22 d' ist und der Brechungsindex n ist, ist die effektive Distanz die gleiche wie die geometrische Distanz zwischen der Mitte des vorbestimmten Abschnitts und der Mitte der korrespondierenden Öffnung 34 der zweiten Stopplatte 32, wo der Filmständer 22 mit einer Luftschicht mit einer Dicke d/n ausgetauscht wird.
Um konkreter zu werden, könnte man das folgende Beispiel anführen: Wenn die Mitte des vorbestimmten Abschnitts knapp oberhalb der Mitte der Öffnung 34 der zweiten Stopplatte 32 angeordnet ist, die geometrische Distanz zwischen den zwei Mitten 100 mm ist, n gleich 1,5 ist und d gleich 30 mm ist, wird die effektive Distanz auf 90 mm verringert.
Ähnliches gilt für S und S'. Wenn kein Material mit einem unterschiedlichen Brechungsindex dazwischen liegt, sind die effektiven Distanzen geometrische Distanzen.
In der vorliegenden Vorrichtung sind die Dimensionen der jeweiligen in dieser Weise definierten Elemente eingestellt, den folgenden Ausdruck (1) zu erfüllen:
worin Cp > Cl.
In dieser Vorrichtung ist ein Überlappungsfaktor F der durch die benachbarten Photodioden 29 gemessenen vorbestimmten Abschnitte 37, welcher Faktor durch den nachstehenden Ausdruck (2) ermittelt wird, so eingestellt, daß er größer als 0,1 ist. Ein Flachheitsfaktor J der Empfindlichkeiten 38 der vorbestimmten Abschnitte 37, welcher Faktor durch den nachstehenden Ausdruck (3) ermittelt wird, ist so eingestellt, daß er mehr als 0,95 und weniger als 1,05 beträgt.
Wenn der Ausdruck (1) erfüllt wird, trifft das gesamte Licht, das von den durch die Photodioden 29 gemessenen vorbestimmten Abschnitten 37 durch die Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30 zu den Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32 geleitet wird, auf die Photodioden 29 auf, ohne daß der Fehler in der Anbringungsposition der Photodioden 29 einen Einfluß ausübt, solange die Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32 innerhalb der Größe der lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente 29 liegen. Wenn die Ausdrücke (2) und (3) die oben angeführten Bedingungen erfüllen, überlappen die Empfindlichkeiten 38&submin;&sub1; bis 38&submin;&sub3; der jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29&submin;&sub3; einander teilweise, und eine Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39 kann so gebildet werden, daß sie bis auf die beiden Enden horizontal ist (siehe Fig.4).
Der Grund dafür wird später erläutert. Zur Bildung der horizontalen Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39 müssen die unten beschriebenen Bedingungen erfüllt werden. Wie dies aus Fig.4 ersichtlich ist, muß das Licht 40, das vom rechten Ende eines vorbestimmen Abschnitts 37&submin;&sub1; durch das rechte Ende der Öffnung 33&submin;&sub1; der ersten Stopplatte 30 hindurch gerichtet ist, durch das linke Ende der Öffnung 34&submin;&sub1; der zweiten Stopplatte 32 gelangen und auf die Photodiode 29. auftreffen. Das Licht 41, das von der Position, die mit dem linken Ende des horizontalen Teils der Empfindlichkeit 38&submin;&sub1; im gleichen vorbestimmten Abschnitt 37&submin;&sub1; korrespondiert, durch das linke Ende der Öffnung 33&submin;&sub1; der ersten Stopplatte 30 gerichtet ist, muß durch das linke Ende der Öffnung 34&submin;&sub1; der zweiten Stopplatte 32 gelangen und auf die Photodiode 29&submin;&sub1; auftreffen. Das Licht 42, das von der Position, die mit dem rechten Ende des horizontalen Teils der Empfindlichkeit 38&submin;&sub1; im gleichen vorbestimmten Abschnitt 37&submin;&sub1; korrespondiert, durch das rechte Ende der Öffnung 33&submin;&sub1; der ersten Stopplatte 30 gerichtet ist, muß durch das rechte Ende der Öffnung 34&submin;&sub1; der zweiten Stopplatte 32 gelangen und auf die Photodiode 29&submin;&sub1; auftreffen.
In Fig.5 werden zwei Dreiecke Δabc und Δdbe, die mit den Lichtern 40 und 41 in Zusammenhang stehen, dargestellt. Da die Dreiecke Δabc und Δdbe eine ähnliche Form aufweisen, trifft die folgende Gleichung (4) zu:
Wenn die Liniensegmente ac = m&sub1; + f und de = Cu in der Gleichung (4) ersetzt werden, ergibt sich die Gleichung (5):
Der Ausdruck:
wird in der Gleichung (5) ersetzt, wodurch sich folgende Gleichung (6) ergibt:
Diese Gleichung ist eine Bedingung zur Bildung der horizontalen Empfindlichkeiten der zu messenden vorbestimmten Abschnitte. Durch eine geringfügige Änderung dieser Gleichung wird der Flachheitsfaktor J der Empfindlichkeiten der zu messenden vorbestimmten Abschnitte wie folgt definiert:
Die Gleichung (6) wird theoretisch unter der Annahme idealer Bedingungen abgeleitet. In der Praxis ist ein Fehler von etwa 5% zulässig. Demzufolge sollte der nachstehden Ausdruck (7) gültig sein:
1,05 > J > 0,95 ... (7)
Es ist natürlich vorzuziehen, daß der Fehler kleiner ist, vorzugsweise 1% oder weniger.
In Fig.6 sind zwei Dreiecke Δabc und Δaed, die mit den Lichtern 40 und 42 in Zusammenhang stehen, dargestellt. Da die Dreiecke Δabc und Δaed eine ähnliche Form aufweisen, gilt die folgende Gleichung (8):
Wenn Liniensegmente de = f und bc = C&sub1; in der Gleichung (8) ersetzt werden, ergibt sich die folgende Gleichung:
Entsprechend gilt die folgende Gleichung (9):
worin H > S, wie dies aus Fig.6 ersichtlich ist.
Die Gleichung (9) kann wie folgt durch die Gleichung (6) ausgedrückt werden:
Daher ist der Überlappungsfaktor F:
Der Überlappungsfaktor F sollte groß sein, um das Auftreten eines toten Bereichs in den zu messenden vorbestimmten Bereichen und eines Bereichs extrem hoher Empfindlichkeit aufgrund der Positionsverschiebungen oder Verformungen der durch die einzelnen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29&submin;&sub3; gemessenen vorbestimmten Abschnitte 37&submin;&sub1; bis 37&submin;&sub3; aufgrund eines Herstellungsfehlers optischer Teile einzuschränken. Soferne der Herstellungsfehler, die Ungleichmäßigkeit und das Verziehen des bildtragenden Elements 21 nicht extrem groß sind, reicht ein Überlappungsfaktor F von etwa 0,1 aus, wobei 0,2 noch bevorzugter ist. Daher ergibt sich der folgende Ausdruck (11):
F > 0,1 ... (11)
Wenn die Ausdrücke (7) und (11) somit erfüllt sind, überlappen die Empfindlichkeiten 38&submin;&sub1; bis 38&submin;&sub3; der benachbarten Photodioden 29. bis 29.3 einander teilweise, und die Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39 wird so gebildet, daß sie bis auf ihre beiden Enden horizontal ist.
Um hingegen in die Photodioden 29 einzudringen, muß das gesamte Licht, das von den durch die Photodioden 29 zu messenden vorbestimmten Abschnitten 37 durch die Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30 und die Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32 strahlt, die unten beschriebenen Bedingungen erfüllen. Wie aus Fig.4 ersichtlich, muß das Licht 43, das vom linken Ende eines vorbestimmten Abschnitts 37&submin;&sub3; durch das linke Ende der Öffnung 33&submin;&sub3; der ersten Stopplatte 30 gerichtet ist, durch das rechte Ende der Öffnung 34&submin;&sub3; der zweiten Stopplatte 32 gelangen und auf die Photodiode 29&submin;&sub3; innerhalb der lichtempfindlichen Oberfläche auftreffen. In ähnlicher Weise muß das Licht 44, das vom rechten Ende des gleichen vorbestimmten Abschnitts 37&submin;&sub3; durch das rechte Ende der Öffnung 33&submin;&sub3; der ersten Stopplatte 30 gerichtet ist, durch das linke Ende der Öffnung 34&submin;&sub3; der zweiten Stopplatte 32 strahlen und auf die Photodiode 29&submin;&sub3; innerhalb der ichtempfindlichen Oberfläche auftreffen.
Da die Lichter 43 und 44 hinsichtlich der Mittellinie symmetrisch sind, wird hierin nur auf Licht 43 und die zwei Dreicke Δabc und Δcde eingegangen, die mit dem Licht 43 in Zusammenhang stehen (siehe Fig. 7). Punkte a, c bzw. e liegen auf dem optischen Pfad des Lichts 43. Liniensegmente ab bzw. cd stehen senkrecht zu den lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29. Da die Dreiecke Δabc und Δcde eine ähnliche Form aufweisen, gilt die folgende Gleichung (12):
ab/bc = dc/de ... (12)
Eine effektive Dimension Cp0 der lichtempfindlichen Oberfläche der Photodiode 29&submin;&sub3;, welche die Grenze des Auftreffens des Lichts 43 auf der Photodiode 29&submin;&sub3; ist, ist aufgrund der symmetrischen Beziehung zweimal länger als die Distanz zwischen dem Punkt e und dem Mittelpunkt g der Photodiode 29&submin;&sub3;. (Cpo drückt Cp aus, wenn ein Gleichheitszeichen an die Solle des Ungleichheitszeichen im Ausdruck (1) tritt). Daher werden die Liniensegmente bc bzw. de durch (Cu/2)+(Cl/2) und (Cp0/2)-(Cl/2) ausgedrückt.
Die Ausdrücke bc = (Cu/2) + (Cl/2), ab = S, de = und (Cp0/2)-(Cl/2) und dc = S' werden in der Gleichung (12) ersetzt, wobei sich dann die folgende Gleichung ergibt:
Demzufolge gilt die folgende Gleichung (13):
Für das wirkungsvolle Aufbringen des Lichts 43 und 44 auf die lichtempfindliche Oberfläche der Photodioden 29 selbst im Falle der Positionsverschiebungen der Photodioden 29 sollten diese nahe der zweiten Stopplatte 32 angeordnet sein. Der Term S' auf der linken Seite der Gleichung (13) sollte kleiner sein als der Term auf der rechten Seite. Somit ergibt sich der Ausdruck (1):
Es folgt eine Beschreibung einer konstruktionsgemäß geeigneten Art der Ermittlung des Wertes von S' unter Berücksichtigung eines Fehlers in der praktischen Anbringungsposition. Wenn die maximale Positionsabweichung der Photodioden 29 in der Hauptabtastrichtung X durch ±Δc gekennzeichnet ist, wird der Bereich, in dem das Vorhandensein der lichtempfindlichen Oberflächen gewährleistet ist, durch das Ergebnis der Subtraktion von 2Δc von der effektiven Dimension Cp der Photodioden 29 angezeigt. Demzufolge lautet der Ausdruck (1) vorzugsweise wie folgt:
worin Cp - 2Δc > C&sub1; zutreffen muß.
Ein ähnlicher Ausdruck wird in bezug auf die Unterabtastrichtung Y angeführt. In der praktischen Konstruktion muß der kleinere der beiden maximalen Werte von S', die sich aus den beiden Ausdrücken bezüglich beider Richtungen ergeben, ausgewählt werden.
Man nimmt an, daß die Oberflächen der Photodioden 29 geneigt sind oder daß ein Fehler in der Höhe zwischen den Photodioden 29 und einem Substrat 45 der elektrischen Schaltung besteht. Wenn die Summe dieser Fehler durch ΔS' gekennzeichnet wird, muß S' kleiner sein als das Ergebnis der Subtraktion der Summe ΔS' vom Term auf der rechten Seite des Ausdrucks (14). Der nachstehende Ausdruck (1 5) dient als Zusammenfassung des obig Gesagten:
worin min {a,b} = a(a< b) b(a> b)
und Cp, Δc, Cl und Cu mit den Indices x und y die jeweiligen Werte in X- und Y- Richtung darstellen.
Hinsichtlich der praktischen Konstruktion besteht kein Problem, wenn S' so bestimmt wird, daß der Ausdruck (15) erfüllt ist. Unter Berücksichtigung zeitlicher Veränderungen und anderer Faktoren, z.B. der Drehung der Achse senkrecht zu den lichtempfindlichen Oberfächen der Photodioden 29, beträgt S' vorzugsweise weniger als 0,9 mal dem Wert auf der rechten Seite des Ausdrucks (15). Noch bevorzugter beträgt S' weniger als 0,5 mal dem Wert. Wenn bezüglich der mechanischen Struktur kein Problem besteht, wird ermöglicht, daß die zweite Stopplatte 32 mit den Photodioden 29 (S' =0) in Kontakt steht. Wenn ein Problem auftritt, z.B. die Verformung der zweiten Stopplatte 32 aufgrund des Kontakts, ist es vorzuziehen, St innerhalb eines größeren Bereichs als ΔS' zu halten.
Als nächstes werden die Empfindlichkeiten besprochen, wobei sich der Flachheitsfaktor J in der Nähe von 1 ändert. Wenn eine Gruppe der Elemente S, p, H und Cu, die J = 1 erfüllen, durch S&sub0;, p&sub0;, H&sub0; und Cu0 bezeichnet werden, wird die Gleichung (6) durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Dies ist eine Standardkonstruktion in der vorliegenden Erfindung. Die Gleichung (16) erreicht einen Wert J, der nicht gleich 1 ist (beispielsweise 0,9), wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird: S (oder p) ist J mal S&sub0; (oder P&sub0;), während die anderen Elemente unverändert bleiben; H (oder Cu) ist 1/J mal H&sub0; (oder Cu0); und die Kombination der Elemente ergibt j mal dem Wert auf der rechten Seite der gesamten Gleichung (16).
Aus Gründen der Einfachheit nimmt man an, daß p gleich J'p&sub0; ist. In den anderen Fällen kann man im wesentlichen gleiche Ergebnisse erzielen. Die Änderung der Distanz zwischen den Photodioden 29 von P&sub0; zu p(=j'p&sub0;) hat die gleiche Bedeutung wie die Übertragung der Trapezempfindlichkeiten 38 der jeweiligen Photodioden 29 in Fig.5 durch Δp = P - p&sub0;. Die Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39, bei der die Distanz geändert wurde, ist gemäß den Bedingungen von J, f und Ap in Figuren 8A bis 8D dargestellt. Figuren 8A bis 8D zeigen die Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39, worin j < 1 und f> Δp, worin J> 1 und f> Δp, worin J< 1 und f< Δp und worin J> 1 und f< Δp. Wie aus Figuren 8A und 8D ersichtlich, werden abnormale Teile gebildet, worin sich die Empfindlichkeit um Δq von der idealen Gesamtverlaufsempfindlichkeit unterscheidet, wenn p mitj multipliziert wird (≠ 1).
Das Verhältnis der Abweichung Δq zur Empfindlichkeit q der Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39 im horizontalen Teil, d.h. ein Grad der Empfindlichkeitsänderung r wird nachstehend ermittelt. Zunächst wird der Grad bei f> Δp besprochen (siehe Figuren 8A und 8B). Aus der ähnlichen Beziehung zwischen Δabc und Δade (siehe Fig.8B) ergibt sich die folgende Gleichung:
Δq = q Δp/f ... (17)
Daher kann die Rate der Empfindlichkeitsänderung r durch die Verwendung der Gleichungen (10) und (17) wie folgt ausgedrückt werden:
r = Δq/q = Δp/f = Δp/p F = 1 - J/F ... (18)
Wie dies aus Figuren 8A und 8B hervorgeht, gilt Δq< q, wenn f> Δp.
Δq=q gilt, wenn f< Δp (siehe Figuren 8C und 8D). Die Rate der Empfindlichkeitsänderung r ergibt sich aus dem Ausdruck (18) und beträgt 1. Bereiche mit doppelter Empfindlichkeit werden erzeugt, wenn J< 1 (siehe Fig.8C). Bereiche mit einer Empfindlichkeit von null werden erzeugt, wenn J> 1 (siehe Fig.8D), wobei Farbmuster völlig außer Acht gelassen werden.
Eine solche Empfindlichkeitsabnormalität tritt im Bereich von f auf, wenn Δp> 1 und im Bereich von Δp, wenn Δp< f. Die allgemeine Empfindlichkeitsänderung, d.h. ein Meßfehler, kann durch ein durch die nachstehende Gleichung ausgedrücktes Verhältnis ermittelt werden:
R = Δδ/δ
worin Δδ der Betrag der Empfindlichkeitsänderung im abnormalen Teil x ist (z.B. der Fläche des schraffierten Bereichs von Fig.8B) und der Bereich innerhalb des Empfindlichkeitsprofils 38 einer einzelnen Photodiode 29 ist. Unabhängig von der Beziehung zwischen f und Δp ergibt sich das Verhältnis R anhand Fig.5 durch den folgenden Ausdruck:
R = Δδ/δ = Δp/p = 1 - J
Fig. 9 ist ein Graph, auf dem die absoluten Werte der Verhältnisse R, die mit dem Meßfehler in Zusammenhang stehen, als Funktion von J aufgetragen werden, die aus der obigen Besprechung abgeleitet wird.
Im allgemeinen ist es nicht erlaubt, daß der Farbmusterflächenmesser einen größeren Meßfehler als 5% erzeugt. Daher muß J innerhalb des Bereichs von 0,95 bis 1,05 liegen. Zur sicheren Messung des Farbmusters mit einem niedrigen Farbmusterflächengrad (z.B. durchschnittlich etwa 5 bis 15% in Geschäftsformularen u.dgl.), worin insbesondere J einen großen Einfluß ausübt, liegt J vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,99 bis 1,01. In der vorliegenden Erfindung wird der Flachheitsfaktor J der Empfindlichkeiten als 1 ausgelegt.
Als nächstes wird der Überlappungsfaktor F untersucht. In der obigen Diskussion wird beschrieben, daß das Flächenverhältnis R im empfindlichkeitsabnormalen Teil x von der Länge f unabhängig ist. Der Grad der Empfindlichkeitsänderung r im empfindlichkeitsabnormalen Teil x ist umgekehrt proportional zum Überlappungsfaktor F. Wenn eine feine Linie im empfindlichkeitsabnormalen Teil x, worin der echte Flachheitsfaktor J der Vorrichtung aufgrund des Herstellungsfehlers der Vorrichtung, des Nicht-Kontakts mit dem Filmständer 22 und der Ungleichmäßigkeit des bildtragenden Elements 21 von 1 abweicht, nimmt ein Fehler im gemessenen Farbmusterflächengrad der Linie mit sich verringerndem Überlappungsfaktor F zu. Insbesondere wenn f< Δp ist der gemessene Farbmusterflächengrad im empfindlichkeitsabnormalen Teil x entweder zweimal größer als der korrekte Wert oder wird überhaupt nicht erkannt.
Bezüglich der Farbmuster, die geringe Gesamtfarbmusterflächengrade (5 bis 15%) aufweisen und eine große Anzahl an Linien enthalten, z.B. beschriftete Originale und Geschäftsformulare, werden im allgemeinen einige (z.B. die Farbmuster mit einem Farbmusterflächengrad von weniger als 5%) durch den Fehler beeinflußt, wenn die Abweichung des echten Flachheitsfaktors J der Vorrichtung von 1 0,01, d.h. 1%, überschreitet. Wenn die Abweichung höher als 5% ist, kann die Zuverlässigkeit der gemessenen Farbmusterflächengrade in fast allen Farbmustern nicht garantiert werden. Der Meßfehler von 5% mit dem Farbmusterflächengrad von 5% führt zu einem relativen Fehler von 100%. Ein Farbmusterflächenmesser mit einem solchen Fehler kann in der Praxis nicht verwendet werden.
Es ist ein äußerst gravierender Nachteil eines Farbmusterflächenmessers für das Farbvorfixieren, daß das Farbmuster nicht vollständig erkannt wird, selbst wenn der Fehlerwert klein ist. Der Grund dafür besteht darin, daß das kleinste Farbmuster ohne Farbzufuhr nicht gedruckt werden kann.
Wenn der Überlappungsfehler F 0,1 oder mehr beträgt und die Abweichung des Flachheitsfaktors J von 1 0,05 oder weniger beträgt, erhält man aus dem Ausdruck (18)
r≤0,5.
Unter dieser Bedingung kommt es auch im schlimmsten Fall zu keiner Nicht-Erkennung des Farbmusters. Noch bevorzugter beträgt der Überlappungsfaktor F 0,2 oder mehr. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Überlappungsfaktor F 0,6. Durch Zunahme des Überlappungsfaktors F sinkt der Grad der Empfindlichkeitsänderung r im empfindlichkeitsabnormalen Teil x, sodaß der Einfluß des Fehlers in den Farbmustern mit niedrigen Farbmusterflächengraden verringert werden kann.
Es ist vorzuziehen, den Überlappungsfaktor F zu erhöhen, um die Menge des auf die Photodioden 29 auftreffenden Lichts zu steigern. Der Grund dafür wird nachstehend beschrieben.
Als erstes geht man davon aus, daß der Überlappungsfaktor F kleiner als 1 ist. Wenn die Distanz p zwischen den Mitten konstant ist, erhöht eine Zunahme des Überlappungsfaktors F f. Je größer f ist, desto größer ist die Länge des Liniensegments bc, d.h. Cl, da aus der Gleichung (8) hervorgeht, daß das Liniensegment de = f. Da die Menge des auf die Photodioden 29 auftreffenden Lichts proportional zu Cl ist, wird die Menge des auftreffenden Lichts im Verhältnis zur Zunahme des Überlappungsfaktors F gesteigert.
Die Proportionalität der Menge des auf die Photodioden 29 auftreffenden Lichts zu Cl wird unten erklärt. Beispielsweise trifft das vom Mittelpunkt des vorbestimmten Abschnitts 37&submin;&sub1; abgestrahlte Licht nur auf die Photodiode 29&submin;&sub1; auf. Die Lichtmenge ist proportional zur Länge Cl einer Seite der Öffnung 34&submin;&sub1; der zweiten Stopplatte 32. Der Grund dafür liegt darin, daß das auf die Photodiode 29&submin;&sub1; auftreffende Licht durch die Öffnung 33&submin;&sub1; der ersten Stopplatte 30 nur in der Nähe des Mittelpunkts davon hindurchgestrahlt wird, wodurch die Lichtmenge von der Form der Öffnung 33&submin;&sub1; unabhängig ist. Im Mittelpunkt des vorbestimmten Abschnitts 37&submin;&sub1; ist die Empfindlichkeit 38&submin;&sub1;, wie dies aus Fig.6 ersichtlich ist, horizontal, sodaß die Empfindlichkeit q von Fig.6 zu Cl proportional ist. Die Lichtmenge im horizontalen Teil ist das Produkt der Länge m&sub1; der oberen Basis der trapezförmigen Empfindlichkeit 38 und der Empfindlichkeit q. Die Lichtmenge im nicht-horizontalen Teil ist hingegen wie folgt:
½ f q x 2 = f q
Das auf die Photodiode 29&submin;&sub1; auftreffende Licht ist insgesamt wie folgt:
m&sub1; . q + f. q = (m&sub1; + f) q = p . q
und wird aufgrund seiner Proportionalität zu q als proportional zu Cl ermittelt.
Das gleiche gilt sowohl für die Hauptabtastrichtung X als auch die Unterabtastrichtung Y. Das auf die Photodioden 29 auftreffende Licht, worin der Überlappungsfaktor F in beiden Richtungen 0,2 ist, ist etwa viermal größer als das auftreffende Licht, worin der Überlappungsfaktor 0,1 ist. Das auftreffende Licht, worin der Überlappungsfaktor F 0,5 ist, ist etwa 25-mal größer als dieses. Für die Steigerung der Lichtmenge beträgt der Überlappungsfaktor F vorzugsweise 0,2 oder mehr und noch bevorzugter 0,5 oder mehr. Wenn der Überlappungsfaktor jedoch 1 übersteigt, ist das auf die Photodioden 20 auftreffende Licht zur Länge Cu auf einer Seite der Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30 proportional. Aus der Gleichung (2) geht hervor, daß die Länge Cu auf einer Seite der Öffnungen 33 mit zunehmendem Überlappungsfaktor F abnimmt. Als Ergebnis nimmt die Menge des auftreffenden Lichts ab,wenn der Überlappungsfaktor F 1 übersteigt.
Es stellt sich heraus, daß die Menge des auf die Photodioden 29 auftreffenden Lichts einen Maximalwert bei F = 1 erreicht und abnimmt, wenn der Überlappungsfaktor größer oder kleiner als 1 ist. Daher Iiegt der Überlappungsfaktor vom Standpunkt der Steigerung der Lichtmenge vorzugsweise bei 0,5 bis 2.
Es folgt eine Besprechung der Auswirkungen der zweiten Stopplatte 32. Zu diesem Zweck untersucht man zunächst die Einflüsse der Positionsverschiebungen der Photodioden 29 in Abwesenheit der zweiten Stopplatte 32 auf den Meßfehler. Fig.10 zeigt die Empfindlichkeit, wenn die Position einer einzelnen Photodiode 29&submin;&sub2; um Δp verschoben ist. In Fig.10 wird die Empfindlichkeit 38&submin;&sub2; der Photodiode 29&submin;&sub2; aufgrund der ähnlichen Beziehung zwischen Δabc und Δaed zu:
überführt. In diesem Fall erzeugt die Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39 zwei abnormale Teile x&sub1; und x&sub2;. Wenn die Fläche der abnormalen Teile x&sub1; oder x&sub2; durch Δ gekennzeichnet wird, ist das Verhältnis R der Fläche Δ zur Fläche der Empfindlichkeit 38&submin;&sub2; ähnlich wie in der obigen Besprechung wie folgt:
Die Ausdrücke (9) und (10) werden in diesem Ausdruck ersetzt, um den folgenden Ausdruck zu erhalten:
Wie dies aus dem Ausdruck (19) ersichtlich ist, ist das Verhältnis R zum Überlappungsfaktor F proportional. Aus diesem Grund muß Δp so klein wie möglich sein, wenn der Überlappungsfaktor F groß ist. Wie oben beschrieben betragen die Dimensionsgenauigkeit der Packung der lichtempfindlichen Elemente, z.B. der Photodioden, und deren Anbringungsgenauigkeit üblicherweise mehrere Hundert um. Die Verarbeitungsgenauigkeit des Ätzens u.dgl. beträgt hingegen mehrere um. Die zweite Stopplatte 32, die mit den den Ausdruck (1) erfüllenden Öffnungen 34 versehen ist, kann den Einfluß der Positionsverschiebungen der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29 auf etwa 1/100 oder weniger verringern. Bei Verwendung der zweiten Stopplatte 32 ist der Ausdruck (19) wie folgt:
In der bevorzugten Ausführungsform ist F = 0,6, Cl = 2 mm, Δp = 0,003 mm und R = 0,09%. Selbst wenn die Elemente sowohl in Hauptabtast- als auch Unterabtastrichtung addiert werden, wird der Fehler bei 0,180/0 gehalten. Wenn die zweite Stopplatte 32 nicht verwendet wird, ist R 18%, selbst wenn Δp = 0,3 mm, wobei dies nicht praktisch ist.
Die zweite Stopplatte 32 ist nicht erforderlich, wenn der Überlappungsfaktor F null sein könnte. Zur Einstellung des Überlappungsfaktors F auf null ist es gemäß dem Ausdruck (2) erforderlich, entweder Cl (in diesem Fall die effektive Dimension der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29) auf null einzustellen oder p mit Cu gleichzusetzen. Es ist jedoch unmöglich, die effektive Dimension der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29 auf null einzustellen. Um p = Cu zu erfüllen, muß die Distanz zwischen den Photodioden 29 mit der effektiven Dimension der Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30 von den Ausdrücken (8) und (9) gleichgesetzt werden. Als Ergebnis überlappen die benachbarten Öffnungen 33 einander, und es entsteht kein Grenzteil zwischen den benachbarten Öffnungen 33. Weiters entspricht p = Cu H = S, wobei dies die gleiche Bedeutung wie der Kontakt der ersten Stopplatte 30 mit dem bildtragenden Element 21 hat. Eine solche Struktur ist nicht erreichbar.
Zum Vergleich geht man davon aus, daß der Überlappungsfaktor F in der Abwesenheit der zweiten Stopplatte 32 minimiert wird. Als erstes wird der Wert von p - Cu zur Annäherung an p = Cu als 0,508 mm angenommen. Dies ist eine Breite, die wesentlich ist, um der ersten Stopplatte 30 praktische minimale Starrheit zu verleihen. Wenn die Distanz p zwischen den Photodioden 29 und die effektive Dimension Cp der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29 als 5,08 mm bzw. 2 mm angenommen werden, wobei es sich dabei um die gleichen Werte wie in der bevorzugten Ausführungsform handelt, ergibt sich der Überlappungsfaktor F aus dem nachstehenden Ausdruck (2):
Dieser Wert und Δp = 0,3 mm werden im Ausdruck (19) ersetzt, und daher ist R wie folgt:
Die Elemente werden sowohl in der Hauptabtast- als auch Unterabtastrichtung hinzugefügt, wodurch der Meßfehler R den Wert von 1,32% erreicht. Dies ist etwa siebenmal größer als der Meßfehler der bevorzugten Ausführungsform. Allein der Positionsfehler der lichtempfindlichen Oberflächen der Photodioden 29 ist für einen Großteil des Meßfehlers von 5% in einem erforderlichen Minimum- Farbmusterflächengrad verantwortlich. Im allgemeinen beträgt der Meßfehler vorzugsweise 1% oder weniger zur Messung von Farbmustern mit niedrigen Farbmusterflächengraden in beschrifteten Originalen, Geschäftsformularen o.dgl. Dieser Wert kann jedoch in diesem Fall nicht erreicht werden. Außerdem ist es nicht einfach, Δp = 0,3 mm als einen Fehler zu erreichen, der nicht nur den Dimensionsfehler der Packung, sondern auch den Positionsfehler und die Drehung und Neigung der lichtempfindlichen Schichten zusammen enthält. Der Meßfehler R beträgt 0,0132%, wenn der Überlappungsfaktor F bei Vorhandensein der zweiten Stopplatte 32 0,044 beträgt. Dieser Fehler kann völlig außer Acht gelassen werden.
Die Schlußfolgerung ist die, daß die zweite Stopplatte 32 zur Reduktion im Meßfehler effektiv ist, wenn der Überlappungsfaktor F sehr klein ist, und besonders effektiv ist, wenn der Überlappungsfaktor F groß ist, um den Grad der Empfindlichkeitsänderung r im empfindlichkeitsabnormalen Teil x zu verringern.
Bezugnehmend wiederum auf Fig.1 ist die wie oben konstruierte Lichterkennungseinheit 24 mit den jeweiligen Photodioden 29 versehen, die auf dem Substrat 45 der elektrischen Schaltung in der Hauptabtastrichtung X angeordnet und montiert sind. Das Meßset 25 mißt eine durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit eines Streifens 46, der sich in der Hauptabtastrichtung X und im wesentlichen gleichzeitig durch eine Vielzahl an Photodioden 29 erstreckt.
Zwei Kalibrierungsstreifen 47 und 48 zur Schattierungskorrektur sind an einem Ende des Filmständers 22 vorgesehen. Die Kalibrierungsstreifen 47 und 48 bestehen aus dem gleichen Material wie das bildtragende Element 21 und setzen sich aus Filmen mit bekannten Farbmusterflächengraden, z.B. 0 und 100%, zusammen.
Fig.11 ist ein Blockdiagramm der gesamten Struktur der Bildablesevorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig.11 ersichtlich umfaßt der Meßkopf 25 die Lichtquelle 26, die erste Stopplatte 30, die zweite Stopplatte 32 und die Photodioden 29, wie dies oben beschrieben ist. Der Meßkopf 25 umfaßt weiters einen Multiplexer 61 zum selektiven Umschalten und Aussenden von Signalen aus den jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n auf der Grundlage eines Steuerungssignals von einem Controller 60. Ein Berechnungsmittel 63 ist mit einem A/D-Umwandler 61 zur Umwandlung eines analogen Ausgangssignals des Multiplexers 61 zu einem digitalen Signal ausgebildet und der Controller 60 mit dem A/D-Umwandler 62 verbunden. Der Controller 60 enthält einen Speicher zum Speichern der gemessenen Daten der jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n und besitzt Funktionen zur Ausführung der später beschriebenen Schattierungskorrektur und zur Berechnung des Farbmusterflächengrads unter Verwendung der gemessenen Daten.
Die Bildablesevorrichtung umfaßt weiters ein Transfermittel 64 zum Übertragen des Meßkopfes 25 in Unterabtastrichtung relativ zum bildtragenden Element 21. Das Transfermittel 64 besteht aus bekannten Mitteln, die beispielsweise einen Impulsmotor und eine Kegelumlaufspindel umfassen. Die Bildablesevorrichtung umfaßt weiters eine Hochfrequenz-Stromquelle 65 zum Betrieb einer Leuchtstoffröhre 26. Das Transfermittel 64 und die Hochfrequenz-Stromquelle 65 werden jeweils auf der Basis des Steuersignals vom Controller 60 betrieben.
Als nächstes wird der Betrieb der Vorrichtung unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm von Fig.12 beschrieben.
Unter Berücksichtigung der Schattierungskorrektur werden vorbestimmte Farbmusterflächengrade C&sub1; und C&sub2; der Kalibrierungsstreifen 47 und 48 im Speicher des Reglers 60 vorgespeichert.
Im Anfangsstadium des Betriebs steht der Meßkopf 25 außerhalb des Bereichs bereit, in dem sich das bildtragende Element 21, z.B. ein Originalfilm, befindet (auf der rechten Seite in Fig.1). Bei Beginn der Messung wird der Meßkopf 25 in Fig.1 zum Kalibrierungsstreifen 48 nach links bewegt, bei dem die jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n die Lichtintensitäten der korrespondierenden Bereiche messen. Die gemessenen Daten werden durch den Multiplexer 61 und den A/D-Umwandler 62 übertragen, um im Speicher des Controllers 60 in Serie als Daten v&sub1;(i) (i = 1 bis n) gespeichert zu werden (Verfahrensschritt S1 in Fig.12).
Als nächstes wird der Meßkopf 25 zum Kalibrierungsstreifen 47 bewegt, bei dem die jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n ebenfalls die Lichtintensitäten der korrespondierenden Bereiche messen. Jeweilige Daten v&sub2;(i) werden im Speicher des Reglers 60 gespeichert (Verfahrensschritt S2).
Danach wird der Meßkopf 25 zum bildtragenden Element 21 bewegt. Der gesamte im bildtragenden Element 21 zu messende Abschnitt wird in eine Vielzahl (z.B. eine k- Anzahl an) Streifen 46 eingeteilt. Jedes Mal, wenn der Meßkopf 25 die Mitte jedes Streifens 46 erreicht, führen die jeweiligen Photodioden 29&submin;&sub1; bis 29-n die Messung für jeden Streifen durch. Die gemessenen Daten werden im Speicher des Reglers 60 in Serie als Daten v(j,i) (j = 1 bis k und i = 1 bis n) gespeichert (Verfahrensschritt S3).
Bei Abschluß der Messung führt der Regler 60 die Schattierungskorrektur unter Verwendung der jeweiligen Daten zur Berechnung eines echten Farbmusterflächengrads durch. Genau gesagt werden ein Empfindlichkeitskorrektur-Koeffizient α(i) und ein Offset β(i) in bezug auf die Meßsets der jeweiligen Photodioden 29 durch die folgenden Ausdrücke ermittelt (Verfahrensschritt S4).
Als nächstes wird der echte Farbmusterflächengrad V(j) für jeden Streifen 46 gemäß dem folgenden Ausdruck ermittelt (Verfahrensschritt S5):
Mit der Bestimmung der echten Farbmusterflächengrade V(j) in dieser Weise ist der Vorgang abgeschlossen.
In dieser bevorzugten Ausführungsform sind zwei Kalibrierungsstreifen 47 und 48 vorgesehen, wobei sowohl die Empfindlichkeit als auch der Offset einstellbar sind. Zur Einstellung nur der Empfindlichkeit reicht es aus, einen Kalibrierungsstreifen vorzusehen.
Es folgt eine ausführliche Beschreibung des Betriebs des Meßkopfs 25.
Bezugnehmend auf Fig.2 beleuchtet das von der Leuchstoffröhre 26 ausgestrahlte Licht 49, nachdem es durch die reflektierenden Platten 27 reflektiert wurde oder direkt ohne Reflexion von denselben, das Diffusionspult 28, um einmal darin gestreut zu werden. Gestreutes Licht 50 wird im vorbestimmten Abschnitt 37, der durch eine einzelne Photodiode 29 im Streifen 46 des Originalfilms 21 gemessen wird, gemäß der Lichtdurchlässigkeit desselben abgeschwächt. Das Licht 50 gelangt danach durch die Öffnung 35 der mittleren Stopplatte 31 und die Öffnung 34 der zweiten Stopplatte 32, um auf die Photodiode 29 aufzutreffen.
Das Licht 51, das vom Diffusionspult 28 durch die Umgebung des vorbestimmten Abschnitts 37 hindurch gerichtet ist (das demnach nicht durch den vorbestimmten Abschnitt 37 gelangt) wird durch die erste Stopplatte 30 blockiert, um nicht auf die Photodiode 29 aufzutreffen. In ähnlicher Weise wird das Licht 52, das vom Diffusionspult 28 durch die Umgebung des vorbestimmten Abschnitts 37 gerichtet ist (das demnach nicht durch den vorbestimmten Abschnitt 37 gelangt) durch die zweite Stopplatte 32 blockiert, um nicht auf die Photodiode 29 aufzutreffen. Auf diese Weise wird der durch die einzelne Photodiode 29 gemessene vorbestimmte Abschnitt 37 durch die Öffnungen 33 und 34 der ersten und zweiten Stopplatte 30 und 32 bestimmt. Die Dimensionsbeziehung der jeweiligen in Fig.4 definierten Bezugszeichen werden festgelegt, um den Ausdruck (15) zu erfüllen:
Selbst wenn die Photodioden demnach mehr oder weniger außer Position sind, trifft das Licht, das von den vorbestimmten Abschnitten 37 durch die Öffnungen 33 der ersten Stopplatte 30 zu den Öffnungen 34 der zweiten Stopplatte 32 geführt wird, effektiv auf die Photodioden 29 auf. Somit übt der Fehler in der Anbringungsposition der Photodioden 29 keinen Einfluß auf den Meßfehler aus.
Es ist somit nicht mehr notwendig, daß die Photodioden 29 genau angeordnet sein müssen, was die Kosten senkt.
In dieser Vorrichtung wird der Überlappungsfaktor F der vorbestimmten Abschnitte 37, die durch die benachbarten Photodioden 29 gemessen werden, auf höher als 0,1 - auf 0,6 - eingestellt, wie dies aus dem folgenden Bedingungsausdruck hervorgeht:
Selbst wenn es daher aufgrund von Herstellungs- und Zusammenbaufehlern optischer Teile zu Positionsverschiebungen oder Verformungen der durch die einzelnen Photodioden 29 gemessenen vorbestimmten Abschnitte 37 kommt, wird die Überlappung der benachbarten vorbestimmten Abschnitte 37 sichergestellt. Kein toter Bereich entsteht in den zu messenden vorbestimmten Bereichen, und es ist auch nicht wahrscheinlich, daß sich Bereiche mit extrem hoher Empfindlichkeit bilden. Die Menge des auf die Photodioden 29 auftreffenden Lichts nimmt zu.
Der Originalfilm 21 ist aufgrund des Entwicklungszustands o.dgl. oft gekrümmt, sodaß das Phänomen des Film-Nichtkontakts eintritt, worin der Originalfilm 21 vom Filmständer 22 teilweise abgehoben ist. Die größere Überlappung der benachbarten vorbestimmten Abschnitte 37 führt jedoch zu einem geringeren Meßfehler aufgrund des Film-Nichtkontakts.
Die Vorrichtung ist ausgebildet, die folgenden Bedingungsausdrücke zu erfüllen:
Daher entspricht die Zusammensetzung der Empfindlichkeit im überlappenden Teil der durch die benachbarten Photodioden 29 gemessenen vorbestimmten Abschnitte 37 im wesentlichen der Empfindlichkeit im nichtüberlappenden Teil. Die Gesamtverlaufsempfindlichkeit 39 der Photodioden 29 auf dem Originalfilm 21 ist so ausgebildet, daß sie mit Ausnahme der beiden Enden davon im wesentlichen horizontal ist.
Das Licht, das in der Lichterkennungseinheit 24 eine innere Reflexion bewirkt, z.B. der unerwünschte Lichteinfall 53 in Fig.3, wird durch die mittlere Stopplatte 31 abgeblockt, um nicht auf die Photodioden 29 aufzutreffen.
Bislang wurde der Betrieb beschrieben, wenn die Photodioden 29 in der Hauptabtastrichtung X eindimensional angeordnet sind, um sich in der Unterabtastrichtung Y fortzubewegen. Eine ähnliche Besprechung gilt für den Betrieb, worin die lichtempfindlichen Elemente, z.B. Photodioden, zweidimensional angeordnet sind (in der X- und Y-Richtung). Wenn die Photodioden 29 in der Hauptabtastrichtung X eindimensional angeordnet sind, um sich in der Unterabtastrichtung Y zu bewegen, kann die Ersetzung einer Distanz p in den Ausdrücken (2) und (3) durch eine Ablesedistanz in bezug auf die Unterabtastrichtung Y eine ähnliche Wirkung erzielen wie der Betrieb in der zweidimensionalen Anordnung der Photodioden 29.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Photodioden 29 in der Hauptabtastrichtung X linear angeordnet. Die Photodioden 29 können, wie dies aus Figuren 13 und 14 ersichtlich ist, in einem Zickzack angeordnet sein. Selbst wenn die Breite einer elektrischen Schaltungsgruppe, die einem einzelnen Meßset in der Hauptabtastrichtung X entspricht, im Vergleich zur Distanz p zwischen den Photodioden 29 relativ groß ist, kann eine solche Zickzack-Anordnung eine äquivalente Wirkung wie die Anordnung der jeweiligen Meßsets in der Hauptabtastrichtung X in einem vorbestimmten Abstand, der kleiner als die Breite der elektrischen Schaltungsgruppe ist, erzielen. Da die Photodioden 29 in diesem Fall in einer relativ verschobenen Form in der Unterabtastrichtung Y angeordnet sind, muß die Ablesezeitdauer der jeweiligen Photodioden 29 den Verschiebungen angepaßt werden.
Der Einfluß des Überlappungsfaktors F auf den Meßfehler, der durch das Auftreten eines Herstellungs- oder Zusammenbaufehlers der Teile entsteht, wird nun untersucht. Mit steigendem Überlappungsfaktor F nimmt der Einfluß des Herstellungs- oder Zusammenbaufehlers der Teile auf den Meßfehler in einigen Fällen zu und in anderen ab.
Allgemein ist folgendes zu sagen: wenn der Überlappungsfaktor F groß ist, ist der Einfluß der Fehler in den effektiven Distanzen H und S (siehe Figuren 4 und 7) auf den Meßfehler gering. Insbesondere die Unebenheit und das Verziehen des bildtragenden Elements 21 und die Höhenschwankungen in der Bewegung des Meßsets 25 (in Fig.1) führen zu einem Fehler in der effektiven Distanz H. Der Einfluß des Verziehens ist groß, wenn das bildtragende Element 21 ein Originalfilm ist; der Einfluß der Unebenheit ist groß, wenn das bildtragende Element 21 eine Druckplatte ist. Ein großer Fehler in der effektiven Distanz H muß angenommen werden, soferne die Flachheit des bildtragenden Elements, z.B. durch sandwichartiges Einschieben des bildtragenden Elements 21 zwischen zwei flache Platten, nicht sichergestellt ist. Mit Druckplatten, die üblicherweise aus Metall bestehen, kann man nur mit Schwierigkeiten eine ausreichende Flachheit erzielen. Der Meßfehler aufgrund des Fehlers in der effektiven Distanz H ist für einen Großteil der gesamten Meßfehler verantwortlich.
Der Meßfehler aufgrund des Fehlers in der effektiven Dimension Cu der Öffnungen 33 der Stopplatte 30 ist klein, wenn der Überlappungsfaktor F groß ist. Die Herstellung mittels eines Verarbeitungsverfahrens mit besonders hoher Genauigkeit, z.B. Laserschneiden oder Ätzen, kann nicht frei von Herstellungsfehlern von ungefähr mehreren um bis Dutzenden um sein. Selbst ein solch geringer Fehler übt einen beträchtlichen Einfluß auf den Meßfehler aus.
Der Meßfehler aufgrund der Fehler in der Distanz zwischen den Mitten der benachbarten lichtempfindlichen Elemente 29 und in der Distanz zwischen den Mitten der benachbarten Öffnungen 33 der Stopplatte 30 ist groß, wenn der Überlappungsfaktor F groß ist. Wenn die Stopplatte 30 durch ein solches Herstellungsverfahren, z.B. Laserschneiden oder Ätzen, erzeugt wird, kann der Fehler in der Distanz zwischen den Mitten der benachbarten Öffnungen 33, der höchstens mehrere um beträgt, im allgemeinen um etwa eine Stelle kleiner sein als der Fehler in der effektiven Dimension Cu der Öffnungen 33. Der Meßfehler aufgrund des Fehlers in der Distanz zwischen den Mitten der benachbarten Öffnungen 33 ist dementsprechend klein. Der Fehler in der Distanz zwischen den Mitten der benachbarten lichtempfindlichen Elemente 29 kann durch die Verwendung der zweiten Stopplatte 32 eingeschränkt werden, wie dies oben beschrieben ist.
Wenn demnach der Überlappungsfaktor groß ist, ist der Einfluß eines Herstellungs- oder Zusammenbaufehlers der Teile auf den Meßfehler in einigen Fällen groß und in anderen Fällen klein, wobei dies vom Herstellungs- oder Zusammenbauverfahren abhängt. Es ist nicht notwendigerweise bestimmbar, daß der Meßfehler klein ist, wenn der Überlappungsfaktor F groß ist. Zur Erzielung einer bestimmten oder noch größeren Meßgenauigkeit ist es üblich, die Stopplatten 30 und 32 durch ein Verfahren zu erzeugen, in dem die Fehler gering sind. Es ist andererseits schwierig, die Unebenheit der Druckplatten einzuschränken. Der Fehler aufgrund der Höhenschwankungen, die bei der Fortbewegung des Meßkopfes 25 auftreten, ist im Vergleich zum Herstellungsfehler der Teile zumeist groß. Unter Berücksichtigung des oben Gesagten geht man davon aus, daß der Meßfehler öfters gering ist, wenn der Überlappungsfaktor F groß ist.
Mit Zunahme des Überlappungsfaktors F erhöht sich die Länge m&sub2; einer Seite der vorbestimmten Abschnitte 37&submin;&sub1; bis 37&submin;&sub3;, die durch die jeweiligen lichtempfindlichen Elemente 29&submin;&sub1; bis 29&submin;&sub3; gemessen werden. Die räumliche Auflösung verschlechtert sich somit. Vorzugsweise ist der Überlappungsfaktor F nicht größer als 1.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionen der Blenden 36. Die Blenden 36 sind angeordnet, um zu verhindern, daß es zu einem unerwünschten Lichteinfall von den Öffnungen 33 und 34, die mit einer vorbestimmten Photodiode 29 korrespondieren, direkt auf die benachbarte Photodiode 29 kommt. Die Verwendung der Blenden 36 ist besonders wirkungsvoll, wenn eine geringe Anzahl an mittleren Stopplatten 31 verwendet wird und die effektiven Dimensionen Cu und Cl der ersten und zweiten Stopplatte 30 und 32 im Vergleich zur Distanz p zwischen den Photodioden 29 wie in der bevorzugten Ausführungsform relativ groß sind. Anders ausgedrückt wenn die Distanz p ausreichend (d.h. zumindest dreimal) größer als die effektiven Dimensionen Cu und Cl ist und eine große Anzahl (d.h. zumindest drei) mittlere Stopplatten 31 an geeigneten Positionen angeordnet ist, kann der unerwünschte direkte Lichteinfall auf die Photodioden 29 verhindert werden. In diesem Fall sind die Blenden 36 nicht unbedingt erforderlich. Mit einer Verringerung der effektiven Dimensionen Cu und Cl nimmt im allgemeinen der Einfluß des Herstellungsfehlers in den effektiven Dimensionen Cu und Cl der Stopplatten 30 und 32 auf den Meßfehler zu und die Menge des auf die Photodioden 29 auftreffenden Lichts ab. Es ist demnach vorzuziehen, daß die effektiven Dimensionen Cu und Cl so groß wie möglich sind. Bezüglich der Blenden 36 ist zur Verarbeitung keine besondere Genauigkeit erforderlich, und die Dickenvorgabe muß nicht konsequent durchgehalten werden. Bezüglich der mittleren Stopplatten 31 hingegen ist eine recht hohe Verarbeitungsgenauigkeit der Öffnungen 35 (insbesondere der Distanz zwischen den Öffnungen 35) notwendig. Die Dicke der mittleren Stopplatten 31 muß klein sein, sodaß die Reflexion an den Innenwänden der Öffnungen 35 nicht ins Gewicht fällt. Daher sind die mittleren Stopplatten 31 zumeist recht teuer. Es ist daher nicht zweckmäßig, wahllos eine große Anzahl mittlerer Stopplatten 31 zu verwenden.
Aus diesem Grund sind die Blenden 36 in einer in Fig.3 dargestellten Weise oft zwischen den Photodioden 29 angeordnet. Die Blenden 36 reflektieren jedoch Licht, soferne sie nicht mit einer speziellen Beschichtung überzogen sind oder ihre Oberfläche einer chemischen Behandlung unterzogen wurde. Dies verursacht in vielen Fällen einen Meßfehler. Der Einfluß eines derartigen unerwünschten Lichteinfalls kann durch das Vorsehen der mittleren Stopplatte 31 mit Öffnungen 35 vermieden werden, deren Größe so beschaffen ist, daß sie den Einfall des regulären Lichts nicht verhindert, das durch die korrespondierenden Öffnungen 33 und 34 der ersten und zweiten Stopplatte 30 und 32 in der in Fig.3 dargestellten Weise hindurchstrahlt.
Man kann eine höhere Wirkung erzielen, wenn die Anzahl mittlerer Stopplatten 31 innerhalb des Bereichs erhöht wird, in dem die Reflexion an den Innenwänden der Öffnungen 35 vernachlässigbar ist. Da das oben erwähnte Kostenproblem eine wichtige Überlegung ist, ist die Anzahl der mittleren Stopplatten 31 vorzugsweise solcherart, daß der Einfluß des unerwünschten Lichteinfalls auf den Meßfehler nicht nennenswert ist (z.B. 0,1% oder weniger). In der bevorzugten Ausführungsform wird eine einzige mittlere Stopplatte 31 verwendet. Zur Vergrößerung der Dimensionen der Öffnungen 33 bis 35 der jeweiligen Stopplatten 30 bis 32 ist es wünschenswert, die Distanzen zwischen der ersten Stopplatte 30 und der mittleren Stopplatte 31, zwischen der zweiten Stopplatte 32 und der mittleren Stopplatte 31 und zwischen den jeweiligen Stopplatten 31 anzugleichen.
In der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform wurde ein System zur Messung der Lichtdurchlässigkeit des bildtragenden Elements 21 besprochen. Ein System zur Messung des Lichtreflexionsvermögens ist jedoch ebenfalls anwendbar. In diesem System ist die Lichtquelle 26 auf der gleichen Seite wie die erste Stopplatte 31, die Photodioden 29 usw. relativ zum bildtragenden Element 21 angeordnet. Die Lichtquelle 26 ist solcherart positioniert, daß sie das Licht, das vom bildtragenden Element 21 reflektiert wird und auf die Photodioden 29 auftrifft, nicht abhält. Wenn das bildtragende Element 21 lichtdurchlässig ist, muß auf der Seite gegenüber der Lichtquelle 26, der Photodioden 29 usw. eine reflektierende Folie für Streulicht vorhanden sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt wurde, ist es offenkundig, daß dies durch Veranschaulichungen und Beispiele erfolgte und nicht als einschränkend aufzufassen ist. Der erfindungsgemäße Schutzbereich sollte nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden.

Claims

1. Bildablesevorrichtung zur Messung des Lichtreflexionsvermögens oder der Lichtdurchlässigkeit eines vorbestimmten Abschnitts in einem bildtragenden Element bzw. Glied, umfassend:

ein Stützmittel zum Stützen des bildtragenden Elements;

eine Lichtquelle zum Beleuchten des vorbestimmten, zu messenden Abschnitts im bildtragenden Element;

eine Vielzahl lichtempfindlicher Elemente, die ein- oder zweidimensional im wesentlichen parallel zum bildtragenden Element angeordnet sind;

eine erste Stopplatte, die zwischen den lichtempfindlichen Elementen und dem bildtragenden Element angeordnet ist und mit Öffnungen an Positionen versehen ist, die mit den lichtempfindlichen Elementen korrespondieren;

eine zweite Stopplatte, die zwischen den lichtempfindlichen Elementen und der ersten Stopplatte angeordnet ist und mit Öffnungen mit einer Größe innerhalb der lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente an Positionen versehen ist, die mit den lichtempfindlichen Elementen korrespondieren; und

ein Berechnungsmittel zum Bestimmen des/der durchschnittlichen Lichtreflexionsvermögens oder -durchlässigkeit des vorbestimmten Abschnitts auf Basis des Ausgangssignals der korrespondierenden lichtempfindlichen Elemente, wobei die Bildablesevorrichtung den folgenden Ausdruck (1) erfüllt:

worin sind

S': eine effektive Distanz zwischen den lichtempfindlichen Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente und den Öffnungen der zweiten Stopplatte

S: eine effektive Distanz zwischen den Öffnungen der zweiten Stopplatte und den Öffnungen der ersten Stopplatte

Cu: eine effektive Dimension der Öffnungen der ersten Stopplatte

Cl: eine effektive Dimension der Öffnungen der zweiten Stopplatte

Cp: eine effektive Dimension der lichtempfindlichen Oberflächen des ichtempfindlichen Elements.

2. Bildablesevorrichtung nach Anspruch 1, worin ein Überlappungsfaktor F der vorbesti mmten Abschnitte, die durch benachbarte lichtempfindliche Elemente gemessen werden, 0,1 übersteigt, wobei der Überlappungsfaktor F durch den folgenden Ausdruck (2) bestimmt wird, und

ein Flachheitsfaktor J der Empfindlichkeit des vorbestimmten, zu messenden Abschnitts mehr als 0,95 und weniger als 1,05 beträgt, wobei der Flachheitsfaktor J durch den folgenden Ausdruck (3) bestimmt wird:

worin sind

p: eine Distanz zwischen Mitten benachbarter Öffnungen der zweiten Stopplatte

Cu: eine effektive Dimension der Öffnungen der ersten Stopplatte

Cl: eine effektive Dimension der Öffnungen der zweiten Stopplatte

H: eine effektive Distanz zwischen den Öffnungen der zweiten Stopplatte und dem bildtragenden Element

S: eine effektive Distanz zwischen den Öffnungen der zweiten Stopplatte und den Öffnungen der ersten Stopplatte.

3. Bildablesevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Lichtquelle, die erste Stopplatte, die zweite Stopplatte und die lichtempfindlichen Elemente integriert sind, um einen Meßkopf zu bilden.

4. Bildablesevorrichtung nach Anspruch 3, weiters umfassend ein Transfermittel zum relativen Transferieren des bildtragenden Elements bzw. Glieds und des Meßkopfs.

5. Bildablesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiters umfassend ein Schattierungskorrekturmittel, um im wesentlichen die Empfindlichkeiten von zumindest zwei oder mehr Meßsets auf denselben Wert zu korrigieren, wobei die Meßsets mit Komponenten gebildet sind, die von den korrespondierenden Teilen der Lichtquelle zu den korrespondierenden Teilen des Berechnungsmittels reichen.

6. Bildablesevorrichtung nach Anspruch 5, worin das Schattierungskorrekturmitte weiters zumindest einen oder mehrere Kalibrierungsstreifen mit bekanntem Reflexionsvermögen oder bekannter Durchlässigkeit umfaßt, wobei jeder Kalibrierungsstreifen eine Fläche aufweist, die gleich groß wie oder größer als die vorbestimmten Abschnitte ist, die durch zumindest zwei oder mehr lichtempfindliche Elemente gemessen werden.

7. Bildablesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiters umfassend eine oder mehrere Mittel- bzw. Zwischenlagenstopplatte(n), die zwischen der ersten und der zweiten Stopplatte angeordnet und mit Öffnungen an Positionen versehen ist/sind, die mit den lichtempfindlichen Elementen korrespondieren, wobei die Öffnungen der einen oder mehreren Mittel- bzw. Zwischenlagenstopplatten eine Konfiguration aufweisen, die den Lichteinfall von den Öffnungen der ersten Stopplatte durch die Öffnungen der zweiten Stopplatte auf die lichtempfindlichen Elemente nicht unterbricht.

8. Bildablesevorrichtung nach Anspruch 7, weiters umfassend einen Verschluß, einen Abstandshalter oder eine Abtrennung zwischen benachbarten lichtempfindlichen Elementen, zumindest in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Stopplatten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus der ersten Stopplatte, der einen oder mehreren Mittel- bzw. Zwischenlagenstopplatten und der zweiten Stopplatte.

9. Bildablesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die lichtempfindlichen Elemente in einer Matrix angeordnet sind.

10. Bildablesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die lichtempfindlichen Elemente in einem Zick-Zack-Muster angeordnet sind.