DE69115523T2

DE69115523T2 - Kompensationsverfahren zur Verwendung in Farbmesseinrichtungen

Info

Publication number: DE69115523T2
Application number: DE69115523T
Authority: DE
Inventors: Bernard J Berg; Mark A Cargill
Original assignee: X Rite Inc
Current assignee: X Rite Inc
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: EP0444689A2; EP0444689B1; CA2037324A1; JP3215118B2; JPH04218734A; EP0444689A3; DE69115523D1; US5691817A; CA2037324C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anwendung in der Farbmeß- und Analysetechnik, insbesondere ein Verfahren zur Kompensation von Farbmeßparametern infolge Änderungen der Lichtquellentemperatur und -intensitäten sowie zur Kompensation solcher Messungen bezüglich spektraler Filtercharakteristiken u.ä..
Es ist bereits bekannt, daß die Bezeichnung "Farbe" für elektromagnetische Strahlung teilweise die relative Energieverteilung innerhalb des sichtbaren Spektrums wiedergibt. Dies bedeutet, daß Licht, welches für das menschliche Auge sichtbar ist und eine bestimmte Energieverteilung hat, mit einer wesentlich anderen Farbe als Licht einer anderen Energieverteilung wahrgenommen werden kann. Konzepte, die sich auf die Eigenschaften von Farben und Lichtquellen beziehen, sind Gegenstand zahlreicher bekannter Abhandlungen, beispielsweise Principles of Color Technology, Meyer, Jr. und Saltzman (Wiley 1966) und The Measurement of Appearance, Hunter und Harold (Wiley 2. Auflage, 1987).
In den letzten Jahren hat das Beibehalten der "Farbqualität" in verschiedenen Industrien eine große Wichtigkeit erlangt, beispielsweise auf den Gebieten der Grafik, der Fotografie und der Farbfilmverarbeitung. Zur Durchführung von Probentests und zu anderen Aktivitäten zum Fördern der Beibehaltung der Farbqualität muß zunächst ein geeignetes Mittel zum "Messen" und "Beschreiben" der Farbe bestimmt werden. Es wurden umfangreiche Forschungen während der letzten fünfzig Jahre nach geeigneten Verfahren und Standards zur Farbmessung und -beschreibung durchgeführt.
Zum Beschreiben der Farbe und von einem rein "physikalischen" Standpunkt erfordert die Farberzeugung drei Dinge: Eine Lichtquelle; ein zu beleuchtendes Objekt; und ein Mittel zum Erkennen der Farbe des Objekts. Dieses Mittel können das menschliche Auge und Gehirn oder alternativ elektrische und elektromechanische Vorrichtungen wie lichtempfindliche Detektoren und zugeordnete Hilfsvorrichtungen zum Erfassen von Licht sein. Allgemein ist es wünschenswert ein Mittel zum Messen der Farbe vorzusehen, um zu bestimmen, in welcher Art ein Bild dem menschlichen Betrachter erscheint oder in einem fotografischen oder anderen Reproduktionsverfahren aussieht.
Obwohl das menschliche Aufnehmen und Interpretieren von Farbe nützlich sein kann, ist das Verlassen hierauf möglicherweise sehr subjektiv. Dies bedeutet, daß die menschliche Natur bewirken kann, daß das Erkennen der Farbe eines bestimmten Objekts durch eine Person sehr unterschiedlich gegenüber dem Erkennen durch eine andere Person ist. Außerdem können das Ermüden des Auges, das Alter und andere physiologische Faktoren die Farberkennung beeinflussen. Außerdem ist die visuelle menschliche Farberkennung oft zum Beschreiben einer Farbe unzureichend. Beispielsweise können bestimmte Objektproben visuell unter einer Lichtquelle als weitgehend "übereinstimmend" erkannt werden und doch tatsächlich sehr unterschiedliche Spektraleigenschaften haben, so daß sie bei einer anderen Lichtquelle als "nicht übereinstimmend" erkannt werden. Im Hinblick darauf ist es wünschenswert, Farbmeß- und -beschreibungstechniken anzuwenden, die objektiver Natur sind und Objektproben unterscheiden können, die unterschiedliche Farbcharakteristiken haben.
Verschiedene Geräte wurden entwickelt und weitläufig eingesetzt, mit denen die Farbeigenschaften von Objektproben gemessen und quantitativ beschrieben werden können. Viele dieser Geräte liefern Messungen, die sich auf die spektralen Eigenschaften der Proben beziehen. Einfach ausgedrückt, kann ein Objekt der Farbmessung bei Beleuchtung einen Teil der Lichtenergie absorbieren, während andere Teile des Lichts durchgelassen oder reflektiert (bei undurchsichtigem Objekt) werden. Die Farbeigenschaften der Objektprobe hängen teilweise von den Spektraleigenschaften des Objekts ab. Dies bedeutet, daß die Wirkung eines Objekts auf Licht durch seine spektralen Durchlaß- oder Reflexionskurven (für durchsichtige oder undurchsichtige Materialien) beschrieben werden kann. Diese Kurven spektraler Eigenschaften geben den Anteil des Lichtes bei jeder Wellenlänge an, der von einem Material durchgelassen oder reflektiert wird. Solche Kurven sind ein Mittel zum Beschreiben des Effekts eines Objekts auf Licht ähnlich wie die Anwendung einer spektralen Energieverteilungskurve zum Beschreiben der Charakteristik einer Lichtquelle. Instrumente zum Erzeugen solcher Kurven spektraler Eigenschaften werden als Spektrofotometer bezeichnet.
Obwohl die Erfindung bei ihrer Anwendung in einem Spektrofotometer beschrieben wird, ist es zum Verständnis des Hintergrundes sinnvoll, die Anwendung anderer Farbmeßgeräte zu beschreiben. Insbesondere zum Erläutern des Hintergrundes typischer Arten von Komponenten in vielen Farbmeßgeräten werden in den folgenden Absätzen Konzepte eines Reflexionsdensitometers erläutert.
Aus der konventionellen optischen Physik ist es bekannt, daß der auf eine Objektprobe einfallende und von der Probe absorbierte Lichtanteil unabhängig von der Lichtintensität ist. Deshalb kann eine quantitative Anzeige der spektralen Eigenschaften einer Objektprobe als "Durchlaßgrad" oder "Reflexionsgrad" der Probe bezeichnet werden. Dies bedeutet, daß der Durchlaßgrad eines weitgehend durchsichtigen Objekts als das Verhältnis der durchgelassenen zur einfallenden Energie definiert werden kann. Entsprechend kann der Reflexionsgrad einer undurchsichtigen Objektprobe als das Verhältnis der an dem Objekt reflektierten zur einfallenden Lichtenergie definiert werden.
Für paralleles Licht können diese Verhältnisse als Intensitäten und nicht als Energien angegeben werden. Wegen der Natur des Durchlaßgrades/Reflexionsgrades und der optischen Eigenschaften des menschlichen Auges ist es ferner manchmal vorteilhaft, diese Verhältnisse logarithmisch auszudrücken. Entsprechend wird ein in der Farbtechnologie weitläufig zur quantitativen Messung bzw. zum Bestimmen einer "Güte" angewendeter Parameter typisch als optische "Dichte" bezeichnet. Die optische Dichte einer Objektprobe ist folgendermaßen definiert:
Optische Dichte D -log&sub1;&sub0; T oder -log&sub1;&sub0; R (Gleichung 1)
Wobei T der Durchlaßgrad eines transparenten Objekts und R der Reflexionsgrad eines undurchsichtigen Objekts ist. Daraus ergibt sich, daß bei einem undurchsichtigen Objekt, das 90% des einfallenden Lichts absorbiert der Reflexionsgrad ideal 10% ist. Die Dichte einer solchen Probe würde dann mit 1 festgelegt. Würden 99,9% des Lichts absorbiert, so wäre der Reflexionsgrad 0,1% und die Dichte 3. Die Dichte eines "idealen" Objekts, das 100% des einfallenden Lichts reflektiert, würde 0 sein.
Zur relativen Farbmessung ist es möglich, die Prinzipien der optischen Dichte anzuwenden, ohne die absoluten Werte der Intensität oder Reflexion des gesamten einfallenden Lichts zu messen oder zu kennen. Es ist beispielsweise möglich, relative Farbmessungen einer Reihe von Objektproben durch Anwenden einer bestimmten geometrischen Konfiguration des Lichts, der Objektprobe und des Reflexions- oder Durchlaßdetektors für jede Messung zu erhalten und die Messungen in einer gewünschten Weise zu standardisieren.
Kurz zusammengefaßt ist die optische Dichte eine Messung der Modulation des Lichtes oder einer anderen Strahlung durch eine Objektprobe wie z.B. eines vorgegebenen Bereichs eines fotografischen Bildes. Die Dichtemessungen sind ein Mittel zum Bestimmen, wie ein Bild dem menschlichen Betrachter erscheint oder in einem Filmverarbeitungsvorgang entsteht. Dichtemessungen können zum Erzeugen densitometrischer Kurven zum Auswerten verschiedener Druck- und Reproduktionseigenschaften sowie zum Steuern verschiedener fotografischer Operationen wie z.B. Filmverarbeitung benutzt werden.
Zum Messen optischer Dichtewerte ist es bekannt, ein "Densitometer" zu benutzen. Diese Densitometer werden oft als "Reflexionsdensitometer" bezeichnet und für optische Dichtemessungen undurchsichtiger Objekte benutzt oder sie werden andernfalls als "Durchlaß-Densitometer" bezeichnet. Durchlaßdensitometer werden zum Bestimmen spektraler Eigenschaften verschiedener durchsichtiger Materialien benutzt.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines bekannten Reflexionsdensitometers 100. Eine Konfiguration dieser Art ist im einzelnen in US-A-5 015 098 beschrieben. Densitometer der in Figur 1 gezeigten Art sind Reflexionsdensitometer und werden für Farbdichtemessungen undurchsichtiger Stoffe wie oben beschrieben benutzt.
Das in Figur 1 gezeigte Densitometer 100 enthält eine Lichtquelleneinheit 102 mit einer Lichtquelle 104. Bei optischen Dichtemessungen in der Fotografie, der Farbfilmverarbeitung und anderen Industriebereichen wurden verschiedene Standards für Densitometerlichtquellen entwickelt. Beispielsweise wurden Densitometerlichtquellenstandards bisher mit Bezug auf eine Wolframfadenlampe beschrieben, die bei einer Planckschen Verteilung von 3000º K arbeitet. Andere vorgeschlagene Standards wurden durch das American National Standards Institute (ANSI) und die International Organization for Standardization (ISO) entwickelt. Diese Standards sind typisch mit Bezug auf die spektrale Energieverteilung der Lichtquelle definiert. Die Lichtquelle 104 entspricht vorzugsweise einem geeigneten Standard und kann beispielsweise eine Glühfadenlampe sein, die einem Standard entspricht, der üblicherweise in der Industrie als 2856K ANSI bekannt ist. Zur Speisung für die Lichtquelle 104 und andere Elemente des Densitometers 100 können mit übliche wiederaufladbare Batterien oder alternativ ein Anschluß an ein Wechselstromnetz dienen.
Die Lichtquelle 104 projiziert Licht über eine Sammellinse 106, die zur Fokussierung der elektromagnetischen Strahlung der Lichtquelle 104 in einen engen Strahl parallelen Lichts dient. Verschiedene Typen konventioneller und bekannter Sammellinsen können verwendet werden. Die durch die Sammellinse 106 geleiteten Lichtstrahlen fallen durch eine Apertur 108. Die Größe der Apertur 108 bestimmt die Größe des bestrahlten Bereichs der zu testenden Objektproben.
Verschiedene Standards wurden für vorzugweise Größen des bestrahlten Bereichs entwickelt. Ideal hat die Apertur 108 eine solche Größe, daß sich eine gleichmäßige Lichtstrahlung über den gesamten Bereich ergibt. In jeder physikalisch realisierbaren Densitometereinrichtung kann jedoch nicht eine solche gleichmäßige Strahlung erreicht werden. Gegenwärtige Standards besagen, daß die Größe des bestrahlten Bereichs derart sein soll, daß die an jedem Punkt innerhalb des Bereichs gemessene Strahlung mindestens 90% des Maximalwerts ist. Zusätzlich wird die Aperturgröße jedoch auf die Größe des zu messenden Farbbalkens oder Farbflecks begrenzt. Eine soche Begrenzung dient auch der Verringerung von Streulicht.
Die von der Apertur 108 ausgehenden Lichtstrahlen (in Figur 1 mit 100 bezeichnet) werden auf die Oberfläche einer Objektprobe 112 projiziert. Die Probe 112 kann aus einem der zahlreichen farbigen und undurchsichtigen Stoffe bestehen. Beispielsweise kann die Probe 112 in der Druckindustrie eine Farb-/Papierprobe sein, die Teil eines Farbbalkens an der Kante eines Farbdruckblatts ist. Ferner kann die Probe 112 im Hinblick auf das in den nachfolgenden Absätzen zu beschreibende Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Densitometers ein Kontrollstreifen sein, wie er in der Filmverarbeiungsindustrie verwendet wird.
Wenn die Lichtstrahlen 110 auf die Objektprobe 112 projiziert werden, wird elektromagnetische Strahlung in Form von Lichtstrahlen 114 an der Probe 112 reflektiert. Es wurden Stan dard-Erfassungskonfigurationen entwickelt, mit denen reflektiertes Licht unter einem bestimmten Winkel relativ zu den Lichtstrahlen 110 erfaßt wird, die senkrecht auf die Ebene der Objektprobe 112 projiziert werden. Es wurden Standards zum Erfassen reflektierter Lichtstrahlen unter einem Winkel von 45º gegenüber der Richtung der Lichtstrahlen 110 entwikkelt. Dieser Winkel von 45º ist zu einem Standard von Reflexionsmessungen geworden und wird als günstig angesehen, weil diese Konfiguration den Dichtebereich der Messungen maximieren kann. Zusätzlich repräsentiert das 45º-Differential auch in gewissem Grade eine relativ normale Betrachtungskonfiguration eines menschlichen Betrachters (d.h. Beleuchtung unter einem Winkel von 45º gegenüber der Blickrichtung des Betrachters). Zur Lichterfassung ist ein Spektralfiltergerät 116 vorgesehen. Dieses kann eine Reihe von Filtern 118, 120 und 122 enthalten. Die Filter 118, 120 und 122 werden zum Unterscheiden der Spektralempfindlichkeit für Zyan, Magenta und Gelb benutzt. Jedes dieser Filter absorbiert nämlich Lichtenergie mit Frequenzen außerhalb der Bandbreite, die durch die jeweilige Farbtönung des Filters vorgegeben ist. Beispielsweise absorbiert das Zyanfilter 118 alle Lichtstrahlen mit Ausnahme derjenigen innerhalb der spektralen Bandbreite entsprechend einem roten Farbton. Durch Erfassen reflektierter Lichtstrahlen nur innerhalb einer Bandbreite eines bestimmten Farbtons und durch eine entsprechende Messung der optischen Dichte kann eine "Gütezahl" hinsichtlich der Qualität der Färbung der Objektprobe in Zuordnung zu dem bestimmten Farbton erzielt werden.
Die vorstehende Beschreibung ergibt, daß die aktuelle quantitative Messung der Farbdichte oder Farbreflexionsgrad zu einem wesentlichen Teil von dem Durchlaßspektrum der Filter abhängt. Entsprechend wurden verschiedene bekannte Standards für die spektralen Eiqenschaften von Densitometerfiltern entwickelt. Beispielsweise ist ein Standard für Densitometerfilter als der ANSI-Status T für die Farbe bekannt. Die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften der Filter mit diesem Standard sind relativ breitbandig (im Bereich von 50- 60 nm Bandbreite) für den jeweiligen Farbton Zyan, Magenta und Gelb. Andere Standards für die spektrale Empfindlichkeit sind beispielsweise die G-Empfindlichkeit ähnlich dem Status T, jedoch etwas empfindlicher für gelbe Töne. Eine E-Empfindlichkeit repräsentiert einen europäischen Empfindlichkeitsstandard.
Obwohl die Filter 118, 120 und 122 in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zyan-, ein Magenta- und ein Gelbfilter sind, können natürlich auch andere Farben angewendet werden. Diese bestimmten Farbtöne werden im Hinblick auf ihre relative Dauerhaftigkeit und weil sie die vorzugsweisen Farbtöne bei der Eichung des Reflexionsdensitometers sind, vorgezogen. Natürlich können auch unterschiedliche Töne von rot, blau und gelb sowie völlig andere Farben in dem Densitometer angewendet werden.
Die spektralen Filter 118, 120 und 122 können nicht nur verschiedene Farbtöne, sondern auch eine von mehreren bestimmten spektralen Empfindlichkeiten haben. Beispielsweise können die Filter eine Reihe konventioneller Wratten-Gelatinefilter und Infrarotgias sein. Verschiedene andere Filtertypen können jedoch gleichfalls eingesetzt werden.
Die spektralen Filter 118, 120 und 122 sind vorzugsweise unter einem Winkel von 45º relativ zu der Senkrechten auf der Ebene der Objektprobe 112 angeordnet. Bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel wird jedes dieser Filter stationär gehalten und zum gleichzeitigen Empfang von Lichtstrahlen benutzt, die an der Objektprobe 112 reflektiert werden. Obwohl das in Figur 1 gezeigte Beispiel eine stationäre Objektprobe 112 enthalten kann, ist es auch möglich, bei dem in den folgenden Abschnitten beschriebenen Densitometer nach der Erfindung eine Objektprobe einzusetzen, die relativ zu der spektralen Filteranordnung kontinuierlich bewegt wird. In diesem Fall können die aktuellen spektralen Filtermessungen gleichzeitig oder nacheinander erhalten werden.
Wie weiter in Figur 1 gezeigt, trifft der Teil der reflektierten Lichtstrahlen 114, der durch die Filter 118, 120 und 122 geleitet wird (als Lichtstrahlen 124, 126 und 128 gezeigt) auf die Aufnahmeflächen lichtelektrischer Sensorzellen. Die Sensorzellen sind in Figur 1 als Sensoren 132, 134 und 136 den spektralen Filtern 124, 126 und 128 zugeordnet. Die Sensoren 132, 134 und 136 können konventionelle lichtelektrische Elemente sein, welche die durch die entsprechenden spektralen Filter fallenden Lichtstrahlen erfassen. Die Sensoren können ferner elektrische Ströme einer Stärke erzeugen, die proportional der Intensität der erfaßten Lichtstrahlen ist. Wie in Figur 1 gezeigt, fließt der elektrische Strom des Zyansensors 132 bei Erfassung von Lichtstrahlen durch das Filter 118 auf Leitungen 138. Entsprechend fließt der elektrische Strom des Magentasensors 134 auf den Leitungen 140, während der elektrische Strom des Gelbsensors 136 auf den Leitungen 142 fließt. Lichtelektrische Elemente, die sich als Sensoren 136, 138 und 140 eignen, sind bekannt. Verschiedene Typen handelsüblicher Sensoren können verwendet werden.
Die Stärke des elektrischen Stroms auf jedem Leitungspaar ist proportional der Intensität der reflektierten Lichtstrahlen, die durch die entsprechenden spektralen Filter fallen. Diese Lichtstrahlen haben eine spektrale Verteilung, die teilweise dem Produkt der spektralen Reflexionsgradkurve der Objektprobe 112 sowie der spektralen Empfindlichkeitskurve des entsprechenden Filters entspricht. Für eine bestimmte Farbe, repräsentiert durch die spektrale Empfindlichkeitskurve des Filters, repräsentiert die Stärke des elektrischen Stroms also eine quantitative Messung des proportionalen Reflexionsgrades der Objektprobe 112 innerhalb des Frequenzspektrums des Farbtons.
Wie weiter in Figur 1 gezeigt, kann der Sensorstrom auf jedem der Leitungspaare 138, 140 und 142 als Eingangssignal einem von drei konventionellen Verstärken 144, 146 und 148 zugeführt werden. Der Verstärker 144 spricht auf den Strom des Zyansensors 132 auf dem Leitungspaar 138 an, während der Verstärker 146 auf den Sensorstrom des Magentasensors 134 auf dem Leitungspaar 144 anspricht. Der Verstärker 148 spricht auf den Sensorstrom des Gelbsensors 136 auf dem Leitungspaar 144 an. Jeder Verstärker 144, 146 und 148 ist ein Mittel zum Umsetzen des geringen Ausgangsstroms des jeweiligen Sensors auf dem entsprechenden Leitungspaar in ein Spannungssignal auf jeweils einer Leitung 150, 152 und 154. Die Spannungen der Signale auf diesen Leitungen haben eine Höhe, die sich zum nachfolgenden Analog-Digital-Umsetzen (A/D) eignet. Solche Verstärker sind in der Schaltungstechnik bekannt und mit einem geeigneten Wandlungsverhältnis von Volt pro Ampere, geeigneter Bandbreite und Ausgangsspannungsbereich handelsüblich. Die Höhen der Ausgangsspannungen auf den Leitungen 150, 152 und 154 repräsentieren die Intensitäten der reflektierten Lichtstrahlen, die durcl die entsprechenden spektralen Filter fallen.
Jedes Spannungssignal der Verstärker kann als Eingangssignal einem konventionellen Multiplexer 156 zugeführt werden. Dieser arbeitet derart, daß die Ausgangssignale der Verstärker 144, 146 und 148 im Zeitmultiplex auf die Leitung 158 geschaltet werden. Die zeitliche Steuerung des Multiplexers 156 erfolgt über Taktsignale eines Taktgenerators 160 über die Leitung 162. Während einer aktuellen Dichtemessung einer Objektprobe benutzt das Densitometer 100 ein Segment des resultierenden Multiplexsignals, das sequentiell die Ausgangsspannung eines jeden Verstärkers 144, 146 und 148 repräsentiert.
Das erhaltene Multiplexsignal auf der Leitung 158 wird als Eingangssignal einem konventionellen A/D-Wandler 164 zugeführt. Dieser ist ein Mittel zum Umsetzen des analogen Multiplexsignals auf der Leitung 158 in ein digitales Signal zur nachfolgenden Verarbeitung mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 166. Der A/D- Wandler 164 wird vorzugsweise mit Taktimpulsen über die Leitung 158 von dem Taktgenerator 160 gesteuert. Die Taktimpulse arbeiten als "Start"-Impulse zum Durchführen der A/D-Wandlung. Der A/D-Wandler 164 kann jede geeignete Analog-Digital-Schaltung bekannter Art sein. Beispielsweise kann sie 16 binäre Informationsbits enthalten, wodurch sich eine Auflösung von 65 K Pegeln pro Eingangssignal ergibt.
Das digitale Ausgangssignal des A/D-Wandlers 164 kann als paralleler Satz binärer Informationsbits über Leitungen 170 der CPU zugeführt werden. Diese kann verschiedene Funktionen des Betriebs des Densitometers 100 durchführen. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die CPU 166 zum Durchführen dieser Funktionen mittels digitaler Verarbeitung und Computerprogrammen benutzt werden. Zusätzlich kann die CPU unter der Steuerung der Taktimpulse des Taktgenerators 160 über die Leitung 172 arbeiten. Eine Anzahl der Funktionsoperationen der CPU 166 kann auch mit diskreten Hardwarekomponenten erzeugt werden.
Teilweise kann die CPU 166 zum Verarbeiten von Informationen in den digitalen Signalen auf den Leitungen 170 benutzt werden. Bestimmte verarbeitete Informationen können als Ausgangssignale auf der Leitung 176 erzeugt und als Eingangssignale einer konventionellen Anzeigeschaltung 178 zugeführt werden. Diese ist ein Mittel zur sichtbaren Darstellung der Informationen für den Benutzer und kann eines der verschiedenen bekannten und handelsüblichen sichtgeräte sein. Zusätzlich zum Empfang digitaler Informationen über die Leitungen 170 können Informationssignale auch manuell eingegeben und der CPU 166 über eine manuell zugängliche Tastaturschaltung 180 zugeführt werden. Der Benutzer kann "Einstellungen" der Farbempfindlichkeiten der Eingabe von Informationen über die Tastatur 180 vornehmen. Signale, die die manuelle Eingabe der Tastatur 180 angeben, werden als digitale Informationssignale der CPU 166 über eine Leitung 182 zugeführt.
Allgemein sind die am meisten benutzten Instrumente zum "Messen" von Farben, die gegenwärtig handelsüblich sind, Spektrometer, Kolorimeter und Densitometer. Während die drei Typen zum Messen reflektierten oder durchgelassenen Lichtes dienen, mißt ein Spektrofotometer typisch Licht an einer Anzahl Stellen des sichtbaren Spektrums, wodurch sich eine Kurve ergibt. Ein Spektrofotometer kann eine ähnliche Konfiguration wie das in Figur 1 gezeigte Densitometer 100 haben, jedoch können an Stelle nur dreier Filterpaare und Fotodioden in einem Spektrofotometer beispielsweise 16 oder mehr Paare von Konfigurationen von Filtern und Fotodioden vorgesehen sein. Jedes der Filter würde dann einem im wesentlichen separaten Teil des sichtbaren Lichtspektrums zugeordnet sein, um eine Kurve zu erhalten, die den Reflexionsgrad (für undurchsichtige Objekte) verschiedener Objektproben angibt. Bei einem Spektrofotometer repräsentiert die durch die Kurve angegebene Ausgangsvariable (als Funktion der Wellenlänge) einen Prozentsatz des Reflexionsgrades. Ein Spektrofotometer wird für die Farbvorschrift vieler Produkte als wesentlich angesehen. Solche Produkte können von festen, undurchsichtigen Objekten (wie Keramik und Metalle) bis zu transparenten Flüssigkeiten wie Lacke und Farblösungen variieren.
Ein Kolorimeter wird im Gegensatz zu einem Spektrofotometer typisch zum Messen von Ltcht ähnlich wie das menschliche Auge eingesetzt, d.h. unter Verwendung von Rezeptoren für Rot, Grün und Blau (oder ähnliche Farben). Kolorimeter werden für viele Zwecke eingesetzt. Hierzu gehören die Messung gedruckter Farben auf Produkten wie Verpackungen, Etiketten und anderen Materialien, wobei die Erscheinungsform eines Produktes als sehr kritisch für das Verhalten des Käufers angesehen werden kann. Solche Kolorimeter liefern ein Ausgangssignal in Form von Normalfarbwerten oder alternativ in Form anderer Werte, die sich mehr spezifisch auf die Erscheinungsform der Attribute von Farben beziehen. Beispielsweise werden oft Chromatizitätskoordinaten verwendet.
Densitometer (wie das zuvor beschriebene Densitometer 100) sind ähnlich den Kolorimetern mit den Unterschied, daß die Empfindlichkeitseigenschaften der Densitometer typisch zum Zweck der Messung bestimmter Materialien wie Druckfarben und fotografischer Farben vorgesehen sind. Beispielsweise kann ein Reflexionsdensitometer zum Messen des Farbbalkens auf einem Pressenblatt zum Uberwachen der Farbreproduktion benutzt werden. Wie zuvor beschrieben, können Ausgangsvariable eines Reflexionsdensitometers in Form von Farbvariablen für Zyan, Magenta und Gelb für die Dichte und andere Eigenschaften vorliegen.
Wie in der Technik bekannt, werden Farbmeßeinrichtungen vorzugsweise zunächst "geeicht", um gewünschte spektrale Empfindlichkeitseigenschaften für einen vorgegebenen Satz spektraler Filter und Lichtquellen vorzusehen. In den bekannten Densitometersystemen können beispielsweise die Bedingung "0-Dichte" und die Empfindlichkeits-"Kurve" für ein bestimmtes Densitometer mit Filter als Parameter vorgesehen werden, die manuelle Eingabedaten für das Densitometer darstellen. Um beispielsweise für jedes individuelle spektrale Filter zu realisieren, was als eine "Anfangsbedingung" der 0-Dichte anzusehen ist, kann eine Objektprobe, die einen "weißen" Referenzfleck (für weitesgehende Reflexion) hat, für jedes einzelne Filter gemessen werden. Die Densitometer-Verstärkungseinstellungen können dann manuell so vorgenommen werden, daß sich eine standardisierte Densitometerablesung für den Fleck ergibt. Entsprechend werden die "Kurven" der Densitometerempfindlichkeit bei linear angenommener logarithmischer Dichtemessung eingestellt durch Betrachten eines "schwarzen" Flecks (für weitesgehende Absorption) und Setzen der Densitometerablesung auf ein standardisiertes "Maximum" für die Messung des Flecks bei jedem der Filter.
Obwohl vorstehend ein Mittel zum Eichen der 0-Dichte-Pegelmessungen und der Dichtekurve der Empfindlichkeit in einer Densitometeranordnung beschrieben wird, haben bekannte Farbmeßgeräte, die diese und andere Eichprozeduren anwenden, noch einige wesentliche Nachteile. Werden beispielsweise Standards zum Einstellen der Dichtepegelablesungen für bestimmte Filtertypen in einem Densitometer vorgesehen, so wird dabei ein "ideales" Filter vorausgesetzt. Jede physikalisch realisierbare spektrale Filteranordnung weicht jedoch von dem Idealfall ab. Solche Filter-Herstelifehler können entsprechend zu Fehlern bei der Messung der Dichte und anderer spektraler Eigenschaften führen.
Probleme der verschiedenen bekannten Eichprozeduren führen zu verschiedenen anderen Überlegungen zusätzlich zu den Problemen der Herstelltoleranzen der spektralen Filteranordnungen. Beispielsweise fordern Spezifikationsstandards für verschiedene Typen spektraler Filteranordnungen gewisse Lichttypen und Farbtemperaturen zusätzlich zu anderen Beleuchtungsparametern. Herstellfehler existieren jedoch für alle physikalisch realisierten Lichtquellen. Ferner neigen Glühfadenlampen zum Driften, wenn eine Farbmeßeinrichtung über längere Zeit benutzt wird.
Da Lichtquellenlampen ihre Temperatur während des Betriebs erhlhen, kann die Lichtintensität zusätzlich abnehmen. Deshalb nimmt dann auch die Reflexionsintensität ab. Aus diesen Gründen ist es bekannt, während des Farbmeßprozesses sogenannte "Seitensensoren" zu verwenden. Die Seitensensoren dienen zum Messen der Intensität der Lichtquelle oder Lampe und liefern Signale zum Bestimmen von Eichungs- oder Lampenkompensationsparametern. Diese Parameter dienen zum Erzeugen von Kompensations- oder Eichkonstanten, die durch Datenverarbeitung oder ähnliche Mittel auf die aktuellen Farbmessungen angewendet werden um kompensierte Messungen zu erhalten.
Verschiedene Arten von Kompensations- und Eichanordnungen sind für Farbmeßgeräte bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-A-4 773 761 ein fotoelektrisches Kolorimeter mit einer Reihe Fotodioden zum Messen einer Objektprobe und einer entsprechenden Reihe von Fotodioden zum Messen der Lichtquelle. Ein gemessener Wert des Objektwertes wird durch einen gemessenen Wert der Lichtquelle dividiert, um Schwankungen der Lichtquelle auszugleichen.
Das Licht der Objektprobe und der Lichtquelle wird auf primäre Farbelemente mit einer Reihe optischer Filter analysiert. Die Farbelemente werden analysiert und mit Fotodioden erfaßt und durch entsprechende fotoelektrische Wandlerschaltungen in elektrische Signale gewandelt. Diese Signale werden in konventionellen Halteschaltungen gespeichert und über eine Reihe von Verknüpfungen einem Komperator zugefügt. Eine zentrale Verarbeitungseinheit bestimmt die Normalfarbwerte aus den elektrischen Signalen.
Bei Beginn der Verwendung des Kolorimeters wird eine Eichung durchgeführt. Das Kolorimeter enthält 10 Eichkanäle, so daß die Eichanordnung für 10 Arten von Referenz-Eichproben durchgeführt werden kann. Der Benutzer gibt zunächst Normalfarbwerte für die Referenz-Eichprobe mit numerischen Tasten auf einem Tastenfeld ein. Die Referenz-Eichprobe wird dann gemessen, um gemessene Normalfarbwerte zu erhalten, und die Eichkonstanten werden als Verhältnis der manuell eingegebenen Normalfarbwerte zu den gemessenen Normalfarbwerten berechnet.
Die manuell eingegebenen Normalfarbwerte der Referenz-Eichprobe werden in einen anderen Farbraum umgesetzt und in einen Speicher eingegeben. Nach der Eichung des Kanals 0 präpariert der Benutzer eine Eich-Referenzprobe zum Eichen eines jeden weiteren Kanals, wobei die Normalfarbwerte mit den numerischen Tasten eingegeben werden. Wiederum werden die Referenz- Eichproben gemessen, um aktuell gemessene Normalfarbwerte zu erhalten, und diese Werte werden dann unter Verwendung der Eichkonstanten des Kanals 0 korrigiert. Die Eichkonstanten für jeden einzelnen Kanal werden dann berechnet, indem die aus der Benutzung der Eichkonstanten für den Kanal 0 erhaltenen Werte substituiiert werden. Dies bedeutet, daß jede Eichkonstante für die Kanäle aus einem Verhältnis der manuell eingegebenen Normalfarbwerte für den Kanal zu den durch Verwenden der Eichkonstanten für Kanal 0 erhaltenen Normalfarbwerten besteht. Die Normalfarbwerte für die Referenz-Eichprobe für jeden weiteren Kanal werden dann in einen anderen Farbraum umgesetzt.
Gemäß der Erfindung wird ein Kompensationsverfahren zur Verwendung bei Farbmeßeinrichtungen zum Messen von Farbeigenschaften von zu testenden Objektproben vorgesehen. Das Verfahren enthält die Verwendung einer Referenzprobe und das Projizieren von Licht auf die Referenzprobe mittels einer Lichtquelle. Mehrere Messungen der Referenzprobe werden durchgeführt, wobei jede Messung einen gemessenen Farbeigenschaftswert der Referenzprobe für jedes einer Reihe spektraler Segmente über ein Lichtspektrum liefert. Es werden ferner mehrere Seitensensormessungen durchgeführt, wobei zumindest ein Seitensensor verwendet wird. Jede Seitensensormessung liefert einen gemessenen Lichtquellen-Intensitätswert, der die Intensität der Lichtquelle angibt.
Ein Filterkompensationskoeffizient für jedes der Segmente wird als Funktion bestimmter gemessener Farbeigenschaftswerte der Referenzprobe für das entsprechende Segment bestimmt. Die Bestimmung ist auch eine Funktion bestimmter gemessener Intensitätswerte der Lichtquelle. Die Messungen der Farbeigenschaftswerte aktueller Objektproben für ein bestimmtes Segment werden zumindest teilweise als Funktion des Filterkompensationskoeffizienten für jedes Segment kompensiert.
Das Kompensationsverfahren enthält ferner das Konzept, daß jede Seitensensormessung unter Verwendung des mindestens einen Seitensensors und mindestens eines zugeordneten Filters durchgeführt wird. Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird das mindestens eine zugeordnete Filter relativ zu dem Seitensensor während der Durchführung aller Seitensensormessungen in einer stationären Position gehalten.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird jede Seitensensormessung unter Verwendung eines einzigen Seitensensors und zugeordneten Filters durchgeführt, so daß die spektrale Empfindlichkeitseigenschaft des Seitensensors und des Filters identisch für jede Seitensensormessung ist. Jeder Seitensensormessung entspricht zeitlich einer der Messungen der Referenzprobe.
Das Kompensationsverfahren enthält ferner für jedes spektrale Segment und für jede Referenzprobenmessung die Bestimmung eines normierten Farbeigenschaftswertes als Funktion des gemessenen Farbeigenschaftswertes für das bestimmte Segment und die Messung der Referenzprobe. Zusätzlich wird der normierte Farbeigenschaftswert als Funktion des Filterkompensationskoeffizienten für das bestimmte Segment und bestimmter gemessener Intensitätswerte der Lichtquelle bestimmt. Die Messungen der Farbeigenschaftswerte aktueller Objektproben für ein bestimmtes Segment werden teilweise als Funktion der normierten Farbeigenschaftswerte kompensiert.
Das Kompensationsverfahren enthält ferner die Bestimmung eines Skalenfaktors für jeden der Segmente, wobei jeder Skalenfaktor die Umsetzung einer gemessenen Farbeigenschaftsmenge in einen Farbeigenschaftswert relativ zu einem gewünschten Farbeigenschaftswert repräsentiert. Die Messungen der Farbeigenschaftswerte aktueller Objektproben für ein bestimmtes Segment werden teilweise als Funktion des Skalenfaktors für das bestimmte Segment kompensiert. Außerdem kann das Verfahren den Schritt der Eingabe oder Vorspeicherung von Referenzdaten enthalten, die erwartete oder gewünschte Spektraleigenschaften der Referenzprobe für jedes spektrale Segment in der Reihe angeben.
Das Kompensationsverfahren kann außerdem eine Temperaturkompensation enthalten, bei der jeder gemessene Farbeigenschaftswert der Referenzprobe für die Segmente als Funktion aktueller Temperaturablesungen kompensiert wird. Zusätzlich können die gemessenen Intensitätswerte der Lichtquelle für die Seitenmessungen gleichfalls als Funktion der akutellen Termperaturablesungen kompensiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines vorbekannten Farbmeßgeräts, das ein Densitometer darstellt;
Fig. 2 die perspektivische Darstellung eines Spektrofotometers, das mit einer Eichanordnung nach der Erfindung benutzt werden kann;
Fig 3 eine Explosionsdarstellung der internen Komponenten des Spektrof otometers nach Fig. 2;
Fig. 4 ein teilweise schematisches Diagramm der Schaltungselemente des Spektrofotometers nach Fig. 2;
Fig. 5 das Diagramm einer beispielhaften digitalen Verarbeitungsanordnung;
Fig. 6 das Diagramm einer beispielhaften Prozessorkonfiguration;
Fig. 7 die Funktionsfolge für die Durchführung bestimmter Anfangs-Eichprozeduren nach der Erfindung,
Fig. 8 eine weitere Funktionsfolge zur Durchführung der Eichprozeduren nach der Erfindung insbesondere mit Funktionen für die Messungen mit den Reflexionsund Seitensensoren; und
Fig. 9 ein weiteres Diagramm von Funktionsfolgen zur Durchführung bestimmter Eichprozeduren nach der Erfindung insbesondere die Bestimmung verschiedener Eich- und Kompensationsparameter der Prozeduren.
Das Prinzip der Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Spektrofotometereichung und wird im folgenden als Beispiel für ein Spektrofotometer 200 erläutert, das in Figur 2 und 3 dargestellt ist. Spektrofotometer der in Figur 2 und 3 gezeigten Art sind Reflexionspektrofotometer, die spektrale Empfindlichkeitseigenschaften von Objektproben der zuvor beschriebenen Art liefern. Wie noch eingehender beschrieben wird, er geben sich die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften durch Projizieren von Licht auf die Objektprobe und anschließendes Messen des an der Objektprobe reflektierten Lichtanteus innerhalb mehrer spektraler Segmente über das sichtbare Lichtspektrum. Gemäß der Erfindung enhält das Spektrofotometer 200 ein Mittel zum Eichen oder Korrigieren von Reflexionsmessungsablesungen durch eine Reihe zeitlich aufeinander folgender Messungen einer Referenzprobe und Bestimmen der Farbmessungen aktueller Objektproben als Funktion der Meßreihe, Bestimmen von Kompensationsparametern aus der Meßreihe und durch entsprechende Messungen von Intensitäten der Lichtquelle.
Eine beispielsweise physikalische Struktur des Spektrofotometers 200 ist relativ einfach in Figur 2 und 3 dargestellt. Insbesondere Figur 2 zeigt das Spektrofotometer 200 als relativ kompakte Struktur, die sich zur Verwendung auf einem Tisch oder einer ähnlichen Arbeitsfläche eignet. Das Spektrofotometer 200 hat eine obere Abdeckung 202, um die herum ein Zierstreifen 203 geführt sein kann. Unter der Abdeckung 202 befindet sich ein Gehäuseteil 204, in dem die verschiedenen Komponenten des Spektrofotometers 200 enthalten sind.
Das Gerät 200 hat auch einen unteren Schuh 206, der flach auf der Tischplatte oder Arbeitsfläche anzuordnen ist. Der Schuh 206 ist schwenkbar über Gelenke 208 und Zapfen 210 mit dem Gehäuseteil 204 verbunden. Unter dem Schuh 206 befindet sich eine Auflage 212. Ein Fenster 214 ist in einer Öffnung 215 des Schuhs 206 vorgesehen. Zu testende Objektproben und Referenzproben, für die Farbmessungen vorzunehmen sind, werden so angeordnet, daß sie relativ zu der Referenzposition 213 des Fensters 214 zentriert angeordnet sind. Die Abdeckung 202 und der Gehäuseteil 204 werden relativ zum Schuh 206 mit Hebefedern 216 unter einem Schwenkwinkel in einer vorgespannten Stellung relativ zu dem Schuh 206 gehalten.
Das Spektrofotometer 200 kann auch einen relativ konventionellen Batteriehalter 218 haben, in dem eine Anzahl Batterien 220 zum Speisen des Geräts 200 vorgesehen sind. Die Batterien 220 sind durch einen Zugangsdeckel 222 abgeschlossen, und die Batteriekonf iguration ist in dem Gehäuseteil 204 in einem Batteneisolator 224 untergebracht.
Wie besonders Figur 3 zeigt, hat das Spektrofotometer 200 auch eine Sperrtasste 226, die in einer oberen und einer unteren Tastenführung 228 angeordnet ist. Die Sperrtaste 226 kann zum Befestigen der Abdeckung 202, des Gehuseteils 204 und zugeordneter Komponenten in einer Meßposition relativ zu dem Schuh 206 dienen.
Wie weiter in Figur 3 gezeigt, enthält das Spektrofotometer 200 auch eine Lampen/Seitensensor-Platinenanordnung 230, die eine optische Anordnung 232 für das Spektrofotometer 200 trägt. Die optische Anordnung 232 enthält verschiedene elektrische Komponenten des Geräts 200, die noch genauer in Verbindung mit Figur 4 in den folgenden Absätzen beschrieben werden.
Wie Figur 3 außerdem zeigt, ist eine Haupt-Schaltungsplatine 234 vorgesehen, mit der eine Seitensensorabschirmung 236 montiert ist. Außerdem ist eine obere Anzeige-Platinenanordnung 238 vorgesehen. Die obere Anzeige-Platinenanordnung 238 trägt eine visuelle Anzeigevorrichtung 240, die eine konventionelle LCD-Anzeigevorrichtung sein kann. Außerdem trägt die Anzeige-Platinenanordnung 238 auch eine Tastatur 242 mit einer Reihe Tastenschalter 243. Die Tastenschalter 243 der Tastatur 242 können konventionelle Schalter zur manuellen Eingabe für das Spektrofotometer 200 sein. Eine Anzeigeabdeckung 244 dient zum ästhetischen Abschluß der Anzeigevorrichtung 240 und der Tastatur 242 in der in Figur 2 gezeigten Weise.
Eine Schaltungskonfiguration 250, die ein Ausführungsbeispiel der Schaltung des Spektrofotometers 200 ist, ist in erster Linie in Figur 4 dargestellt. Eine Anzahl Komponenten der Schaltungskonfiguration 250 ist hinsichtlich Aufbau und Funktion ähnlich den Komponenten des Densitometers 100, das zuvor anhand der Figur 1 erläutert wurde. Die prinzipiellen Komponenten der Schaltungskonfiguration 250 gemäß Figur 4 sind in der Technik relativ gut bekannt, und der prinzipielle Aufbau der Konfiguration ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Farbmeßeinrichtungen verständlich.
Wie zuvor beschrieben, enthält die Vorrichtung 200 ein Spektrofotometer 200, das Ausgangsdaten in Form spektraler Eigenschaften einer zu testenden Objektprobe 252 liefert. Wie Figur 4 zeigt, enthält das Spektrofotometer 200 und die Schaltungskonfiguration 250 eine Lichtquelleneinheit 254 zum Messen der spektralen Empfindlichkeitseigenschaften der Objektprobe 252. Unter Bezugnahme auf Figur 2 und 3 wird die Objektprobe 252 zum Messen in dem Fenster 214 des Schuhs angeordnent und dort relativ zu dem Referenzmuster 213 zentriert. In der in Figur 4 gezeigten Konfiguration ist das Spektrofotometer 200 zum Messen spektraler Reflexionseigen schaften geeignet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine Eichanordnung nach der Erfindung auch in Vorrichtungen benutzbar ist, die den Durchlaßgrad oder ähnliche Eigenschaften messen.
Für Lichtquellen als Beleuchtung in Spektrofotometern wurden verschiedene Standards für spektrale Reflexionsgradmessungen in verschiedenen industriellen und kommerziellen Bereichen entwickelt. Beispielsweise wurden zuvor Standards beschrieben mit Bezug auf eine Wolframfadenlampe, die einen Lichtfluß entsprechend einer Lampe erzeugt, die mit einer Planckschen Verteilung von 3000K arbeitet. Andere vorgeschlagene Standards wurden von ANSI und der International Organization for Standardization (ISO) entwickelt. Zusätzlich wurden auch verschiedene CIE-Lichtquellen definiert für Berechnungen unter verschiedenen Lichtbedingungen. Solche Lichtquellenstandards werden typisch hinsichtlich der spektralen Energieverteilung der Lichtquelle definiert. Die Lichtquelle 254 entspricht vorzugsweise einem geeigneten Standard und kann beispielsweise eine Glühfadenlampe enthalten, die einem Standard entspricht, der in der Industrie als 2856K ANSI bekannt ist. Die Lichtquelle oder Lampe 254 wird mit einer Lampensteuerung 256 betrieben, und ihre Speisung kann mit einer konventionellen Stromversorgung 258 aus dem üblichen Wechselstromnetz oder alternativ auch mit Batterien erfolgen, wie sie in Figur 3 bei 220 gezeigt sind.
Vorzugsweise projiziert die Lichtquelle 254 Licht über eine (nicht dargestellte Sammellinse), die zum Fokussieren der elektromagnetischen Strahlung der Lichtquelle 254 in einem schmalen Strahl paralleler Lichtstrahlen liegt. Verschiedene Arten konventioneller und bekannter Sammellinsen können verwendet werden. Ferner fallen die durch die Sammellinse übertragenen Lichtstrahlen typisch durch eine (nicht dargestellte) Apertur, deren Größe die Größe des bestrahlten Bereichs der Objektprobe 252 bestimmt. Verschiedene Standards wurden gleichfalls für vorzugsweise Abmessungen des bestrahlten Bereichs definiert. Im Idealfall ist die Apertur so bemessen, daß die Bestrahlung über dem gesamten bestrahlten Bereich gleichmäßig ist. In jedem physikalisch realisierbaren Spektrofotometer kann jedoch eine derart gleichmäßige Bestrahlung nicht erreicht werden. Gegenwärtige Standards besagen, daß die Größe des bestrahlten Bereichs derart sein soll, daß die Bestrahlung an jedem Punkt innerhalb des Bereiches mindestens 90% des Maximalwertes beträgt. Zusätzlich ist aber die Aperturgröße auf die Größe der bestimmten zu messenden Bereiche beschränkt und ist ferner so bemessen, daß Streulicht reduziert wird.
Die von der Apertur (nicht dargestellt) ausgehenden Lichtstrahlen sind in Figur 4 als Lichtstrahlen 260 gezeigt und werden auf den bestrahlten Bereich der zu testenden Objektprobe 252 gerichtet. Dabei wird elektromagnetische Strahlung als Lichtstrahlen 262 an der Objektprobe 252 reflektiert. Wie zuvor beschrieben, sind quantitative Messungen dieses reflektierten Lichts zum Bestimmen der relativen Anteile des in verschiedenen Segmenten des Spektrums an verschiedenen Objektproben reflektierten Lichts nötig. Wie gleichfalls bereits beschrieben, ist es praktisch unmöglich, das gesamte an der Objektprobe 252 reflektierte Licht zu messen. Entsprechend wurden Standard-Erfassungskonfigurationen entwickelt, mit denen das reflektierte Licht unter einem bestimmten Winkel relativ zu den Beleuchtungsstrahlen 260 erfaßt wird, die senkrecht auf die Ebene der Objektprobe 252 treffen. Außerdem wurden Standards entwickelt zum Erfassen reflektierter Lichtstrahlen unter einem Winkel von 45º zu der Richtung der Lichtstrahlen 260. Dieser Winkel von 45º wurde ein Standard für Reflexionsgradmessungen und wird als günstig angesehen, da diese Konfiguration den Bereich der Messungen maximiert. Zusätzlich repräsentiert das 45º-Differential jedoch auch eine relativ normale Betrachtungskonfiguration eines menschlichen Betrachters (d.h. Beleuchtung unter einem Winkel von 45º zu der Blickrichtung des Betrachters).
Zur Lichterfassung sind Lichtleitfaserbündel oder Übertragungsmedien 264 vorgesehen. Wie in den nachfolgenden Abschnitten noch deutlicher beschrieben wirdr wird das an der Objektprobe 252 reflektierte Licht mit einer vorbestimmten Zahl "segmentierter" Erfassungsschaltungen erfaßt, wobei jede Schaltung einem anderen Teil des sichtbaren Lichtspektrums entsprechend den spektralen Eigenschaften des dieser Erfassungsschaltung zugeordneten bestimmten Filters enstpricht. Bei der in Figur 4 gezeigten Schaltungskonfiguration 250 ist für jedes Segment ein separates Lichtleitfaserbündel 264 vorgesehen, obwohl nur drei Lichtleitfaserbündel 264 in Figur 4 gezeigt sind. Jedes Lichtleitfaserbündel 264 ist ein Mittel zum Sammeln und Aufnehmen an der Objektprobe 252 reflektierten Lichts (als Lichtstrahlen 262 gezeigt). Obwohl Lichtleitfaserbündel in Figur 4 gezeigt sind, können auch andere Mittel zum Aufnehmen und Sammeln reflektierten Lichts verwendet werden, ohne von den Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Das von den Lichtleitfaserbündeln 264 gesammelte Licht wird auf symbolisch dargestellten Wegen 266 einer gefilterten Fotozellenanordnung 268 zugeführt. Für jeden Weg oder separates Segment von einem Lichtleitfaserbündel 264 ist ein separates Spektralfilter vorgesehen. Wie für den Aufbau von Spektrofotometern bekannt, hat jedes Filter ein anderes Empfindlichkeitsfrequenzspektrum, so daß die gesamte Filteranordnung eine Anzeige der spektralen Eigenschaften des reflektierten Lichts über das gesamte sichtbare Lichtspektrum liefert. Beispielsweise kann jedes Filter (und zugeordnete spektrale "Segmente") eine Bandbreite im wesentlichen im Bereich von 20 Nanometer (nm) haben, wobei jedes Filter eine Mittenfrequenz hat, die um etwa 20 nm gegenüber Filtern benachbarter Frequenzbereiche versetzt ist. Dies bedeutet, daß jedes Filter Lichtenergie bei Frequenzen außerhalb der Bandbreite absorbiert, die den bestimmten spektrumsteil des Filters angibt. Auf diese Weise liefert, wenn jedes Filter eine anderes "Segment" und einen anderen Teil des sichtbaren Lichtspektrums wiedergibt, eine quantitative Messung des an der Objektprobe reflektierten Lichts, welches durch jedes Filter fällt, eine Anzeige des an der Objektprobe reflektierten Lichtanteils innerhalb des bestimmten Durchlaßfrequenzbereichs des Filters. Für eine vorgegebene Zahl Filter oder Segmente ergibt sich daher eine entsprechende Zahl von "Punkten" für die spektrale Empfindlichkeitskurve der Objektprobe. Wie zuvor beschrieben, kann eine Reihe von 16 Segmenten und Filtern mit jeweils einer Bandbreite von 20 nm verwendet werden. Andere Filterzahlen und unterschiedliche Bandbreitenbereiche können gleichfalls ohne Abweichung vom Grundgedanken der Erfindung eingesetzt werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die aktuelle quantitative Messung des Reflexionsgrades für ein bestimmtes Segment wesentlich von der spektralen Durchlässigkeitseigenschaft des Filters abhängt. Entsprechend wurden verschiedene bekannte Standards hinsichtlich spektraler Eigenschaften von Filtern für Farbmeßgeräte entwickelt. Beispielsweise wurden zuvor Standards für das vorbekannte Densitometer 100 beschrieben, das in Figur 1 gezeigt ist. Eine variable Zahl Filter und Segmente mit entsprechenden unterschiedlichen Bandbreiten kann mit dem Spektrofotometer 200 nach der Erfindung verwendet werden.
Die gefilterte Fotozellenanordnung 268 kann eine Reihe Zellen wie fotoelektrische Sensorzellen (im einzelnen außerhalb der Einheit 268 nicht dargestellt) enthalten. Eine Sensorzelle ist dabei im wesentlichen hinter jedem Filter angeordnet, so daß die Lichtstrahlen durch die Filter auf die Aufnahmeflächen der Sensorzellen treffen. Entsprechend enthält die Anordnung 268 eine separate Sensorzelle für jedes separate Filter. Solche Sensorzellen können konventionelle fotoelektrische Zellen sein, die die durch die entsprechenden spektralen Filter fallenden Lichtstrahlen erfassen. Die Sensoren sind in der Technik der Farbmeßgeräte bekannt und vorzugsweise geeignet, elektrische Ströme zu erzeugen, deren Stärke proportional der Intensität des erfaßten Lichts ist. Verschiedene handelsübliche Sensoren können mit der Fotozellenanordnung 268 verwendet werden.
Die Stärke des elektrischen Stroms als Ausgangssignal eines jeden Filters ist proportional der Intensität der durch das entsprechende spektrale Filter fallenden reflektierten Lichtstrahlen. Diese Lichtstrahlen haben eine spektrale Verteilung, die zum Teil dem Produkt der spektralen Reflexionsgradkurve der zu testenden Objektprobe 252 und der spektralen Empfindlichkeitskurve des entsprechenden Filters entspricht. Für ein bestimmtes Segment des sichtbaren Lichtspektrums, das durch die spektrale Empfindlichkeitskurve des Filters repräsentiert wird, gibt die Stärke des elektrischen Stroms eine quantitative Messung des Anteils des Reflexionsgrades der Objektprobe 252 innerhalb des Frequenzspektrums wieder, für daß das Filter sichtbares Licht leicht durchläßt.
Gemäß Figur 4 werden die elektrischen Ströme, die dem Anteil des durch die Filter der Fotozellenanordnung 268 fallenden Lichts entsprechen, auf Übertragungsleitungen einer Leitungsgruppe 270 geleitet. Zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis ist die Leitungsgruppe 270 in Figur 4 als eine einzige Leitung dargestellt. In der physikalisch realisierten Schaltungskonf iguration 250 besteht die Leitungsgruppe 270 jedoch aus jeweils einem separaten Leitungspaar für jedes Freguenzsegment und entsprechend für jedes Filter und jede Fotozelle der Anordnung 268. Ein Leitungspaar ist also mit jeder Fotozelle der Anordnung 268 verbunden.
Wie außerdem Figur 4 zeigt, wird jedes elektrische Stromsignal auf den Paaren der Leitungsgruppe 270 als Eingangssignal einer Reihe linearer Verstärkerschaltungen 272 zugeführt. Zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis ist die Verstärkerschaltung 272 in Figur 4 als ein einziges Element symbolisch dargestellt. Vorzugsweise besteht diese Anordnung jedoch aus jeweils einem separaten linearen Verstärker für jedes Segment des Spektrofotometers 200, wobei jedes Leitungspaar der Leitungsgruppe 270 mit einem linearen Verstärker der Schaltung 272 verbunden ist. Die linearen Verstärker der Schaltung 272 können konventionellen Aufbau und Funktion haben und sprechen auf die Stromausgangssignale der Fotozellensensoren an und sind Mittel zum Wandeln des schwachen Ausgangsstroms des jeweiligen Sensors auf dem entsprechenden Eingangsleitungspaar in ein Spannungssignal als Ausgangssignal für jeden linearen Verstärker. Die Spannung des Ausgangssignals eines jeden linearen Verstärkers ist vorzugsweise so hoch, daß sie sich für eine nachfolgende Analog- Digital-Wandlung (A/D) eignet. Solche Verstärker sind in der Schaltungstechnik bekannt und mit einem geeigneten Volt/Ampere-Wandlungsverhältnis, geeigneter Bandbreite und Ausgangsspannung handelsüblich. Das Spannungsausgangssignal eines jeden linearen Verstärkers wird als Ausgangssignal auf eine Leitung der Leitungsgruppe 274 geleitet.
Das Spektrofotometer 200 enthält auch einen einzelnen Seitensensor 276, der Änderungen der Lampenintensität der Lichtquelle 254 gemäß der in den nachfolgenden Abschnitten beschriebenen Erfindung kompensiert. Der Seitensensor 276 kann eine geeignete fotoelektrische Sensorzelle oder ein ähnlicher Sensor sein, der auf die Lichtstrahlen 278 der Lichtquelle 254 anspricht. In bekannten Anordnungen mit Seitensensoren zur Lampenkompensation sind die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften der Seitensensoren den spektralen Empfindlichkeitseigenschaften des jeweiligen Erfassungskanals oder Segments, das dann kompensiert wird, "angepaßt". Beispielsweise ist es bei verschiedenen Densitometern, bei denen Farbkanäle für Zyan, Magenta und Gelb verwendet werden, bekannt, die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften des Seitensensors dem dann zu kompensierenden bestimmten Kanal anzupassen. Eine solche Anpaßanordnunq kann durch Verwenden mehrer Seitensensoren erreicht werden, die jeweils ein Filter mit einer spektralen Empfindlichkeitseigenschaft haben, die derjenigen eines Kanals des Densitometers angepaßt ist oder alternativ kann ein einziger Seitensensor mit mehreren Filtern verwendet werden, die individuell und nacheinander in eine geeignete Position "bewegt" werden, um eine Empfindlichkeitseigenschaft zu erzielen, die derjenigen des dann jeweils ausgewerteten Farbkanals angepaßt ist. Ähnliche Anordnungen wurden in anderen Farbmeßvorrichtungen wie Spektrofotometern verwendet.
Im Gegensatz dazu und gemäß der Erfindung enthält der in dem Spektrofotometer 200 enthaltene Seitensensor 276 keinerlei "Änderung" der spektralen Empfindlichkeitseigenschaften (z.B. durch sequentielles Bewegen unabhängiger Filter in Positionen vor dem Seitensensor) und auch keine Komponenten zum notwendigen Anpassen der spektralen Empfindlichkeitseigenschaften des Seitensensors 276 an die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften eines dann auszuwertenden Segments. Falls erwünscht, kann der Seitensensor 276 ein geeignetes Filter zum Filtern von Streulicht und für den Durchgang der Lichtstrahlen 278 nur innerhalb einer Bandbreite enthalten, die die Lampenintensität der Lichtquelle 254 "repräsentiert". Von primärer Wichtigkeit ist das Konzept, daß die im folgenden zu beschreibende Eichanordnung keinerlei Anpassung der spektralen Empfindlichkeit des Seitensensors an die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften der individuellen Segmente benötigt. Wie weiter in den nachfolgenden Abschnitten erläutert wird, enthält das Eichverfahren nach der Erfindung die Bestimmmung eines Kompensationskoeffizienten (für jedes Segment) , der den Zusammenhang zwischen Änderungen der mit dem Seitensensor erfaßten Lampenintensität und Änderungen der mit den Filtern der individuellen Segmente erfaßten Reflexionsintensität bei Intensitätsänderungen der Lampe angibt.
Das elektrische Ausgangsstromsignal des Seitensensors 276 auf dem Leitungspaar 280 wird als Eingangssignal der linearen Verstärkerschaltung 282 zugeführt. Diese kann vorzugsweise einen einzigen linearen Verstärker enthalten, dessen Aufbau und Funktion ähnlich den linearen Verstärkern der Schalter 272 ist. Der lineare Verstärker 282 kann also ein geeignetes Ausgangsspannungssignal auf der Leitung 284 erzeugen, das proportional dem elektrischen Eingangsstromsignal auf der Leitung 280 ist. Wie weiter in Figur 4 gezeigt, kann eine geeignete Speisespannung der linearen Verstärkerschaltung 272 und der linearen Verstärkerschaltung 282 von der Speisespannungsschaltung 286 über die Übertragungsleitung 288 zugeführt werden.
Jedes Ausgangsspannungssignal der linearen Verstärkerschaltungen 272 und 282 wird als Eingangssignal über Leitungen 274 und 284 einer Multiplexschaltung 290 zugeführt. Es sei nochmals bemerkt, daß die Leitungsgruppe 274 separate Leitungen für jedes Spektrumsegment des Spektrofotometers 200 enthält. Die Multiplexschaltung 290 kann konventionell aufgebaut sein und enthält eine Reihe von einem oder mehreren konventionellen Multiplexern. Die Multiplexschaltung 290 arbeitet derart, daß die Ausgangssignale der linearen Verstärkerschaltung (einschließlich Schaltung 272 und linearer Verstärker 282) auf die Leitung 292 zeitlich im Multiplex geschaltet werden. Die Zeitsteuerung für die Multiplexschaltung 290 kann mit Takt- und ähnlichen Signalen aus dem Prozessor 294 über die Leitung 296 erfolgen. Die Arbeitsweise des Prozessors 294 wird in den nachfolgenden Abschnitten noch deutlicher beschrieben. Der Aufbau und die Funktion der Multiplexschaltung 290 ist relativ konventionell. Während aktueller Messungen des Reflexionsgrades der Objektprobe 252 benutzt das Spektrofotometer 200 die resultierenden Multiplexsignale auf der Leitung 292 als sequentielle Reflexionsgradsignale aus jedem der Spektrumsegmente und jedem der linearen Verstärker der linearen Verstärkerschaltung 272 und liefert auch ein Spannungausgangssignal entsprechend dem Lampenintensitätssignal des linearen Verstärkers 282.
Die erhaltenen Multiplexsignale der Multiplexschaltung 290 werden als Ausgangssignale auf die Leitung oder Leitungen 292 gegeben. Die erhaltenen Multiplexsignale werden ferner als Eingangssignale einer relativ konventionellen Analog-Digital- Wandlerschaltung 298 (A/D) zugeführt. Der A/D-Wandler 298 enthält Mittel zum Wandeln der anologen Multiplexsignale auf den Leitungen 292 in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung mit dem Prozessor 294. Der A/D-Wandler 298 kann konventionell aufgebaut sein und mit Zeit- und ähnlichen Impulsen gesteuert werden, die als Eingangssignale auf der Leitung 300 von dem Prozessor 294 abgegeben werden. Die Speisespannung für den A/D-Wandler 298 kann mit der Speisespannungsschaltung 286 über Leitungen 304 geliefert werden. Ähnlich kann die Speisespannungsschaltung 286 auch geeignete Spannungspegelsignale für die Multiplexschaltung 290 über die Leitungen 306 abgeben.
Wie ferner in Figur 4 gezeigt, werden die digitalen Ausgangssignale der A/D-Wandlerschaltung 298 als Eingangssignale auf einer Leitung 302 dem Prozessor 294 zugeführt. Der Prozessor 294 dient zum Steuern der verschiedenen Funktionen des Spektrofotometers 200, wozu Eichverfahren nach der Erfindung gehören, die noch beschrieben werden. Zahlreiche Arten konventioneller und handelsüblicher Prozessoren können als Prozessor 294 eingesetzt werden. Ein geeigneter Typ ist der Intel 80C31 8-Byte-CMOS-Mikrocomputer der Intel Corporation.
Als allgemeiner Hintergrund zeigen Figur 5 und 6 den allgemeinen Aufbau einer Computerkonfiguration mit allgemein bezeichneten Komponenten. Die in Figur 5 und 6 gezeigte Anordnung entspricht nicht unbedingt speziell dem Prozessor mit zugeordneten Komponenten, der in Figur 4 gezeigt ist. Statt dessen dienen Figur 5 und 6 lediglich als Hintergrundbeschreibung einer verallgemeinerten Form einer programmierbaren Vorrichtung. Figur 5 zeigt eine Übersicht einer Prozessoreinheit 400. Wie dargestellt, kann die Prozessoreinheit 400 einen relativ konventionellen Mikroprozessor 402 enthalten. Wie zuvor beschrieben, können zwei verschiedene Arten bekannter und handelsüblicher Vorrichtungen als Prozessor 402 dienen, jedoch ist in Figur 6 eine typische interne Konfiguration des Prozessors 402 dargestellt und wird kurz und vereinfacht beschrieben.
Figur 6 zeigt den Prozessor 402 mit einem internen Bus 404, der ein Mittel zur bidirektionalen Kommunikation zwischen konventionellen Schaltungseinheiten des Prozessors 402 ist. Beispielsweise können Signale zu einem Programmzähler 406 übertragen und von ihm abgegeben werden und den jeweils "nächsten" Befehl kennzeichnen, der in dem Computerspeicher enthalten und dann auszuführen ist. Die Kommunikation kann auch zwischen dem internen Bus 404 und den Prozessorkomponenten wie einem Stapelzeiger 408, Mehrzweckregistern 410 und einer arithmetischen Einheit 420 ablaufen. Jede dieser Prozessorkomponenten ist dem Fachmann der Computersysteme bekannt.
Das Abgeben und der Empfang von Daten aus Speichern und anderen Komponenten der Prozessoreinheit 400 kann über den Datenbus 422 ablaufen, der mit dem internen Bus 404 über einen konventionellen Datenpuffer 424 verbunden ist, um eine bidirektionale Kommunikation damit in Form paralleler binärer Signale zu ermöglichen. Der interne Bus 404 ist ferner mit einem Adressbus 426 über ein Adresspuffer 428 verbunden. Der Prozessor 402 kann beispielsweise parallele binäre Adressignale auf den Bus 426 für die gerichtete Kommunikation zwischen dem Prozessor 402 und anderen Vorrichtungen abgeben, deren Signal über den Datenbus 422 läuft.
Eine konventionelle Systemsteuerung erfolgt durch Verbindung des Steuerbus 430 mit einer Zeit- und Steuerschhaltung 432. Kommunikationssignale der konventionellen Zeit- und Steuerschaltung 432 können den verschiedenen Komponenten des Prozessors 402 über den internen Bus 404 zugeführt werden.
Der Prozessor 402 enthält auch andere konventionelle Schaltungskomponenten, wozu ein Befehlsregister 434 gehört. Dieses Befehlsregister 434 enthält ein Register, in dem der "nächste" Befehl zum Dekodieren und zum Ausführen gespeichert wird. Die Daten in dem Befehlsregister 434 werden dem Befehlsdekodierer 436 zugeführt, der eine konventionelle Schaltung zum Dekodieren der Befehlsdaten enthält, welche von der nächsten Programmposition im Speicher erhalten werden. Der Prozessor 402 kann auch solche konventionellen Komponenten wie ein Merkerregister 438 enthalten, das zu verschiedenen Programmiersteuerungen in dem Prozessor 402 dient.
Der Steuerbus 430 kann als aus einer Reihe individueller Befehlssignalleitungen bestehend verstanden werden. Die Signalleitungen können "übertragene" Befehle wie "Lese", "Schreib", "Speicher" und "I/O"-Befehle enthalten. Zusätzlich kann der Steuerbus 430 geeignet sein, bestimmte "empfangene" Befehle der Zeit- und Steuerschaltung 432 zuzuführen. Solche Befehle können "Warte", "Rücksetz" und "Interrupt"-Befehle enthalten. Die Verwendung dieser Befehle ist im Gebiet der Computersysteme bekannt. Wenn beispielsweise Daten an einer bestimmten Adresse in einem Speicher der Prozessoreinheit 400 zu lesen sind, können "Freigabe"Signale auf die "Lese"- und "Speicher"-Befehlsleitung von der Zeit- und Steuerschaltung 432 abgegeben werden. Entsprechend können die Adressen der bestimmten zu lesenden Speicherstelle auf einem Adressbus 426 übertragen werden, während die von der bestimmten Speicherstelle zu lesenden Daten dem Prozessor 402 auf dem Datenbus 422 zugeführt werden. Ahnlich können "Freigabe"- Signale auf die "Schreib"- und "I/O"-Signalleitung von der Zeit- und Steuerschaltung 432 abgegeben werden, wenn Daten einer bestimmten I/O-Vorrichtung der Prozessoreinheit 400 zuzuführen sind. Entsprechend kann die Adresszuordnung der I/O-Vorrichtung auf den Adressbus 426 gegeben werden, während die bestimmten an diese I/O-vorrichtung zu übertragenden Daten auf den Datenbus 422 gegeben werden. Die dem Prozessor 402 zugeordnete Schaltungstechnik sowie der Prozesor 402 selbst sind bekannt.
Gemäß Figur 5 enthält die Prozessoreinheit 400 Speicherelemente wie einen Zugriffspeicher (RAM) 440. Das RAM 440 hat konventionellen Aufbau und enthält Speicherstellen, an denen Daten gespeichert und während des Abarbeitens von Programmfolgen modifiziert werden Ähnlich ist ein konventioneller löschbarer und programmierbarer Festspeicher (EPROM) 442 vorgesehen, der "permanente" Daten oder Befehle speichert, bei denen Modifikationen nur gelegentlich vorkommen. Der RAM-Speicher 440 und der EPROM-Speicher 442 sind mit dem Prozessor 402 verbunden, um die Steuerung und das Adressieren von Positionssignalen über den Steuerbus 430 und Adressbus 426 zu ermöglichen. Zusätzlich ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem RAM-Speicher 440, dem EPROM-Speicher 442 und dem Prozessor 402 über den Datenbus 422 vorgesehen, um Daten aus den Speichern in den Prozessor 402 zu lesen und in die Speicher zu schreiben.
Zur Kommunkation mit externen Vorrichtungen kann die Prozessoreinheit 400 auch ein paralleles I/O-Schnittstellenmodul 444 und ein serielles I/O-Schnittstellenmodul 446 enthalten. Das parallele Schnittstellenmodul 444 ist ein Mittel zum Senden und Empfangen von Datensignalen zwischen dem Prozessor 402 und externen Vorrichtungen, die Signale in Paralleldarstellung erzeugen und empfangen. Das serielle Schnittstellenmodul 446 dient als Schnittstelle mit externen Vorrichtungen in serieller Darstellung.
Ähnlich wie der RAM-Speicher 440 und der EPROM-Speicher 442 sind die Schnittstellenmodule 444 und 446 mit dem Prozessor 402 über den Steuerbus 430 und den Adressbus 426 verbunden, um Steuer- und Adressinformationsdatensignale zu jedem der Module zu übertragen. Zusätzlich sind die Schnittstellenmodule 444 und 446 mit dem Prozessor 402 über den Datenbus 422 verbunden, so daß Datensignale bidirektional zwischen den Modulen 444 und 446 und dem Prozessor 402 übertragbar sind. Die allgemeine Schaltung der Prozessoreinheit 400 und die ihr zugeordneten Betriebsfunktionen sind auf dem Gebiet der Computersysteme bekannt.
Die vorstehend beschriebene Prozessorkonfiguration gemäß Figur 5 und 6 dient lediglich als Beispiel für einige allgemeine Konzepte von Prozessoren und zugeordneten Komponenten. Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Prozessor als separate Prozessoreinheit 294 unabhängig vom dem Speicher und ähnlichen Elementen dargestellt. Wie Figur 4 weiter zeigt, kann der Prozessor 294 Steuersignale an die Speisespannungsschaltung 286 und die Lampensteuerschaltung 256 über Leitungen 308 und 310 abgeben. Die Steuersignale können auch von dem Prozessor 294 an die Stromversorgung 258 über die Leitung 312 abgegeben werden. Zusätzlich können solche Steuersignale der Rücksetzschaltung 314 zugeführt werden, die wiederum Rücksetzsignale über die Leitung 316 als Eingangssignale an den Prozessor 294 abgibt. Obwohl Figur 4 andere Verbindungen der Komponenten wie Stromversorgung 258 und Rücksetzschaltung 314 zeigt, gehen Aufbau und Funktion solcher Verbindungen aus der zeichnerischen Darstellung und weiteren Beschreibungseinzelheiten hervor
Das Spektrofotometer 200 kann auch einen konventionellen Adressendekodierer 320 enthalten, der mit dem Adressbus der Buskonfiguration 322 des Prozessores 294 verbunden ist. Der Adressenkodierer 320 dient zum Dekodieren des Adressbereichs der verschiedenen Vorrichtungen, die der Buskonfiguration 322 zugeordnet sind. Eine solche Adressendekodiererkonf iguration hat einen konventionellen Aufbau.
Das Gerät 200 kann auch ein konventionelles EPROM 324 enthalten, beispielsweise ein CMOS 512K EPROM. Zusätzlich kann das Spektrofotometer 200 auch einen Zugriffsspeicher (RAM) 326 enthalten. Dieses RAM 326 kann beispielsweise ein statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff mit 8192 Byte sein.
Wie zuvor bechrieben, kann das Spektrofotometer 200 auch eine Reihe Tasten 243 enthalten. Diese Tasten 243 dienen zur manuellen Eingabe von Daten durch den Benutzer. Das Gerät 200 enthält ferner die Anzeige 240 als Datenanzeige für den Benutzer. In Zuordnung zu den zuvor beschriebenen Komponenten, die direkt oder indirekt mit der Buskonfiguration 322 des Prozessors 294 verbunden sind, wird auch eine konventionelle Halteschaltung 326 zum Halten von Daten verwendet, die der Buskonf iguration 322 zugeführt oder von ihr abgegeben werden.
Wie Figur 4 weiter zeigt, ist der Prozessor 294 mit einer konventionellen Schnittstellenschaltung 328 vorn Typ RS232 verbunden. Die Schnittstellenschaltung 328 dient als Schnittstelle mit einem externen Rechner oder einem Drucker 330 zum Senden und Empfangen von Daten. Steuersignale des Prozessors 294 zu der Schnittstelle 328 können über die Leitung 332 abgegeben werden. Entsprechend können Daten des Prozessors 294 als Eingangsdaten über die Schnittstelle 328 und die Leitungen 334 geführt werden. Daten des Rechnerdruckers 330 können über die Schnittstelle 328 dem Prozessor 294 über eine Übertragungsleitung 336 zugeführt werden.
Vorstehend erfolgte eine kurze Beschreibung verschiedener Komponenten der Schaltungskonfiguration 250 des Spektrofotometers 200. Viele dieser Komponenten werden auch in zahlreichen anderen Farbmeßgeräten verwendet. Konzepte der Verwendung einer Farbmeßvorrichtung und einer Schnittstelle zur Verbindung mit externen Vorrichtungen sind in US-A-4 591 978 beschrieben.
Kurz gesagt, ist das Gerät 200 geeignet, als automatisches Instrument für spektrale Reflexionsgradanalysen von Objektproben zu dienen. Wenn die Objektprobe richtig in das Spektrofotometer 200 eingesetzt ist, wird Licht von der Quel§le 254 auf die Oberfläche 252 der Probe projiziert, und reflektierte Lichtstrahlen 262 werden von den Lichtleitfaserbündeln 264 aufgenommen. Ein separates Lichtleitfaserbündel 264 ist für jedes spektrale Segment vorgesehen, das mit der Vorrichtung 200 zu analysieren ist. Die durch die Lichtleitfaserbündel 264 geleiteten Lichtstrahlen treffen auf eine Anordnung 268 aus Filtern und Fotozellen. Jedes Filter wird das reflektierte Licht nur innerhalb der Bandbreite des jeweiligen Segments durchlassen. Mit den Fotozellen der Anordnung 268 erzeugte elektrische Stromsignale werden der Linearverstärkerschaltung 272 zugeführt, die wiederum Spannungausgangssignale erzeugt. Entsprechend wird die Intensität der Lichtstrahlen 278 der Lichtquelle 254 mit der Seitensensorschaltung 276 erfaßt. Elektrische Stromsignale entsprechend dieser Intensität werden als Eingangssignale dem Linearverstärker 282 zugeführt, der ein entsprechendes Spannungsausgangssignal erzeugt.
Die Spannungssignale der Linearverstärkerschaltungen 272 und 282 werden als Eingangssignale den Multiplexschaltungen 290 zugeführt. Diese liefern Zeitmultiplexsignale, welche als Eingangssignale dem A/D-Wandler 298 zugeführt werden. Der Wandler 298 wandelt die Analogsignale in entsprechende Digitalsignale und führt sie dem Prozessor 294 zu. Dieser kann zum Durchführen geeigneter Rechnungen und Messungen der digitalen Signale von der Leitung 302 genutzt werden und erzeugt Daten, die die spektralen Reflexionseigenschaften der Objektprobe 252 für jedes spektrale Segment angeben. Wie gewünscht, können diese Daten für den Benutzer mit der Anzeige 240 visuell dargestellt werden. Entsprechend können solche Daten externen Vorrichtungen 330 über die Schnittstelle 328 zugeführt werden. Die Steuerung des Prozessors 294 kann zumindest teilweise durch Benutzereingabe mit den Tasten 243 erfolgen. Die allgemeine Arbeitsweise von Spektrof otometern mit gegebenen spektralen Daten aus einer Reihe von Segmenten ist relativ gut bekannt.
Gemäß der Erfindung und wie zuvor teilweise beschrieben, ist eine "Eichung" des Spektrofotometers 200 erwünscht. Zum Teil wird diese Eichung durchgeführt, um Änderungen der Lampentemperatur und -intensität zu kompensieren. Eine Eichungs- bzw. oder Lampenskompensationsanordnung nach der Erfindung wird in den folgenden Abschnitten beschrieben. Diese Kompensationsanordnung ist auch in Form von Flußdiagrammen in Figur 7, 8 und 9 dargestellt. Die aktuellen für verschiedene Berechnungen und ähnliche Prozeduren durchgeführten Funktionen werden vorzugsweise mit Rechnersoftware innerhalb des Prozessors 294 realisiert.
Zur Eichung und Lampenkompensation wird von dem Benutzer eine Referenzprobe anstelle einer aktuellen zu testenden Objektprobe verwendet. Die prinzipiellen Operationen der Spektrofotometerschaltungskonfiguration 250 in Figur 4 sind jedoch im wesentlichen dieselben, wenn eine Referenzprobe die normale zu testende Objektprobe ersetzt. Dies bedeutet, daß die Funktionen der verschiedenen optischen Schaltungen zum Ableiten der spektralen Reflexionseigenschaften in zuvor beschriebener Weise ablaufen.
Zur Eichung und Lampenkompensation kann eine Referenzprobe von dem Hersteller des Geräts zusammen mit dem Gerät selbst geliefert werden. Die Referenzprobe kann beispielsweise einen "weißen Fleck" als Referenz haben. Mit dieser Referenz können auch Reflexionsgraddaten mit aktuellen Daten für den weißen Fleck, die beim Hersteller gemessen wurden, geliefert werden. Solche Daten werden in den folgenden Absätzen als "gewünschte" Reflexionsgraddaten bezeichnet. Solche Daten können beispielsweise in Form von Prozentwerten des Reflexionsgrades für jedes spektrale Segment vorliegen. Diese Daten liefern eine Basis zum Beziehen von Spannungssignalpegeln auf Prozentwerte des Reflexionsgrades für das jeweilige Instrument. Dies bedeutet, daß ohne solche Daten, die zuvor gemessene Reflexionsgrade betreffen, der anfängliche Zusammenhang der Signalpegel mit den Reflexionsgraddaten für dieses bestimmte Instrument unbekannt wäre. Zusätzlich zu gedruckten Informationen über die gewünschten Reflexionsgraddaten für den Benutzer können solche Daten auch zuvor von dem Hersteller des Geräts in geeigneten Speichern des Prozessors 294 gespeichert werden.
Zum Durchführen der Eichung und der Lampenkompensation nach der Erfindung kann die Referenzprobe mit dem "weißen Fleck" in das Spektrof otometer 200 wie zuvor anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben eingesetzt werden. Danach kann der Benutzer die durchzuführenden Eichprozeduren durch geeignete Eingabe von Daten über die Taste 243 "auswählen". Wenn der Benutzer die geeigneten Daten mit den Tasten 243 eingibt, erkennen der Prozessor 294 und zugeordnete Komponenten, daß die Eichprozedur durchzuführen ist, und es können verschiedene Initialisierungsprozeduren ausgeführt werden (Freigabe von Speichern usw.).
Nach einer solchen Initialisierung können verschiedene automatische Eichprozeduren hinsichtlich Fehlern durchgeführt werden, die durch zulässige Toleranzen verschiedener elektronischer Einheiten der Schaltungskonfiguration 250 verursacht werden. Solche Eichprozeduren sind in der Farbmeßtechnik relativ gut bekannt und gehören nicht zu den prinzipiellen Konzepten der vorliegenden Erfindung. Derartige Eichprozeduren sind separat und gesondert zur Eichung und Lampenkompensation nach der Erfindung durchzuführen.
Zum Durchführen der Lampenkompensationsprozeduren benutzt die Schaltungskonfiguraticn 250 die gewünschten Reflexionsgraddaten der Referenzprobe. Wie zuvor beschrieben, können solche gewünschten Reflexionsgraddaten von dem Benutzer bei der Lampenkompensationsprozedur eingegeben oder aber auch als zuvor gespeicherte Daten bereitgehalten werden, die dann in geeigneten Speichern der Schaltungskonfiguration enthalten sind. Entsprechend kann der Prozessor 294 geeignete Software enthalten, um den Benutzer (über Signale der Anzeige 240) "zu fragen", ob solche gespeicherten gewünschten Reflexionsgraddaten benutzt werden sollen oder alternativ gewünschte Reflexionsgraddaten einzugeben sind.
Wie Figur 7 zeigt, kann die Vorrichtung 250 so arbeiten, daß der Benutzer (falls er die gewünschten Reflexionsgraddaten eingeben will, (wiederum über Signale der Anzeige 240) aufgefordert wird, die gewünschten Reflexionsgraddaten mit den Tasten 243 einzugeben.
In der nachfolgenden Beschreibung repräsentiert x ein ausgewähltes spektrales Segment für verschiedene Messungen, die die Vorrichtung 200 durchführen soll. Entsprechend repräsentiert der Buchstabe a eine gegenwärtige oder laufende Messung einer Folge von Messungen, die in zu beschreibender Weise durchzuführen sind.
Mit diesen Notierungen für die gewünschten Reflexionsgraddaten gibt die Notierung WRx den Wert der gewünschten Reflexionsgraddaten für das spektrale Segment x unabhängig davon an, ob solche Daten zuvor gespeichert wurden oder von dem Benutzer eingegeben werden. Wenn der Benutzer die gewünschten Reflexionsgraddaten eingibt, werden sie gespeichert, und es wird bestimmt, ob die Daten für alle spektralen Segmente empfangen wurden. Ist dies nicht der Fall, so kann das Gerät 200 den Benutzer weiter auffordern, zusätzliche Reflexionsgraddaten einzugeben, bis die Daten für alle Segmente in den geeigneten Speichern des Prozessors 294 gespeichert sind. Der Prozessor 294 kann also so programmiert werden, daß der Benutzer die gewünschten Reflexionsgraddaten nur für eine Untergruppe der Gesamtheit der Segmente eingibt, wobei die gewünschten Reflexionsgraddaten für die anderen Segmente durch die zuvor gespeicherten Daten realisiert sind.
Nachdem die gewünschten Reflexionsgraddaten für alle Segmente in den dazu geeigneten Speichern des Prozessors 294 gespeichert sind, kann die Zeit seit einer vorhergehenden Messung mit dem Gerät 200 bestimmt werden. Ein primärer Zweck dieser Bestimmung besteht darin, daß eine erste Messung, die mit dem Gerät 200 durchzuführen ist, im wesentlichen als eine "Kaltlampen"-Messung charakterisiert ist. Wenn eine unzureichende Zeit seit der vorherigen Einschaltung der Lichtquelle 254 abgelaufen ist, kann die erste Messung für das Lampenkompensationsverfahren vor dem Zeitpunkt liegen, zu dem die Lampe ausreichend nach einer vorherigen Messung "abgekühlt" ist. Wenn eine unzureichende Zeit seit einer letzten Messung mit der Lampe mit der Lichtquelle 254 verstrichen ist, kann das Gerät 200 eine automatische Verzögerung vor einer ersten durchzuführenden Messung einführen. Die aktuelle Zeit einer solchen Verzögerung sollte ausreichen, um zu gewährleisten, daß eine erste Ablesung mit einer "kalten Lampe" durchgeführt wird und eine Aufheizcharakteristik durch die Lampenkompensationsmessung erhalten wird.
Wenn eine ausreichende Zeit seit der letzten Messung abgelaufen ist, kann eine erste Ablesung der Reflexionssensorwerte für jedes Segment erhalten werden entsprechend den Reflexionsmeßprozeduren, die zuvor für die in Figur 4 gezeigte Schaltungskonfiguration 250 beschrieben wurden.
Eine erste Ablesung wird auch mit dem Seitensensor 276 bei der Intensitätsmessung der Lampe der Lichtquelle 254 erhalten. Daten der Reflexionssensor-Meßwerte für jedes Segment und Daten des Seitensensor-Meßwertes können dann in den dazu geeigneten Speichern des Prozessor 294 gespeichert werden.
Nach der ersten Ablesung können mehrere zusätzliche Ablesungen der Sensor-Meßwerte und des Seitensensor-Meßwertes durchgeführt werden, wenn die Lampe der Lichtquelle 254 beginnt sich "aufzuheizen". In dieser Hinsicht und gemäß der Erfindung umfaßt die Eichung und die Lampenkompensationprozedur zum Teil eine zeitlich gesteuerte Folge von Reflexionssensormessungen und Seitensensormessungen. Daher kann, wie Figur 8 zeigt, nach solchen Messungen bestimmt werden, ob die geeignete Zahl von Messungen abgeschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, so kann eine geeignete Meßfolgennummer aktualisiert werden. Zusätzlich und gemäß der Erfindung werden die Messungen in vorbestimmten Intervallen durchgeführt. Entsprechend kann die Schaltungskonf iguration 250 bestimmen, ob die vorgegebenen Intervallzeit abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, so tritt eine Verzögerung ein, und es kann periodisch bestimmt werden, ob das Intervall abgelaufen ist. Wenn das Intervall abgelaufen ist, und noch nicht alle Messungen abgeschlossen sind, kann ein neuer Satz Reflexionssensor-Meßwerte und Seitensensor-Meßwerte erhalten und in dem geeigneten Speicher gespeichert werden. Die Seitensensor-Meßwerte werden in den folgenden Absätzen als Werte SS1, SS2,... SSN bezeich net, wobei N die Gesamtzahl der Messungen innerhalb der Lampenkompensationssequenz ist. Entsprechend werden die Reflexionssensor-Meßwerte für ein bestimmtes Segment x im folgenden als Reflexionssensor-Meßwerte RS1x, RS2x,... RSNx bezeichnet, wobei N wiederum die Gesamtzahl der Messungen innerhalb der Meßfolge ist.
Das Lampenkompensationsverfahren nach der Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Zahl N der Messungen oder ein bestimmtes Folgenintervall zwischen den Messungen begrenzt. Die Zahl der Messungen und das Intervall können jedoch ausreichend sein, um eine "Aufheiz"-Charakteristik für die Lichtquelle 254 zu erhalten. Beispielsweise hat sich experimentell gezeigt, daß eine Reihe von fünf Messungen benutzt werden kann, die in einem Intervall von etwa 3 Sekunden durchgeführt werden.
Nach den Messungen der Seitensensorwerte und der Reflexionssensorwerte kann die Schaltungskonf iguration 250 einen Futerkompensationskoeffizienten für jedes Segment bestimmen. Wird dieser Filterkompensationskoeffizient für ein Segment x als Koeffizient CCx bezeichnet, dann ergibt er sich aus der folgenden Beziehung:
CCx ((RS1x/RSNx) - 1)/((SS1/SSN) - 1) (Gleichung 2)
Darin ist Rslx der Reflexionssensor-Meßwert der ersten Messung des Segments x, RSNx der Reflexionssensor-Meßwert für die letzte Messung des Segments x, SSL der Seitensensor-Meßwert für die erste Messung und SSN der Seitensensor-Meßwert für die letzte Messung. Der Filterkompensationskoeffizient ist ein Kompensationswert, der separat und unabhängig für jedes spektrale Segment abgeleitet wird.
Um das Konzept der Kompensationskoeffizienten weiter zu erläutern, wird auf die obige Beschreibung der konstruktiven Ausführung des in Figur 4 gezeigten Seitensensors 276 Bezug genommen. Wie zuvor beschrieben, besteht eines der Konzepte der Erfindung darin, daß es nicht erforderlich ist, die spektralen Empfindlichkeitseigenschaften des Seitensensors den spektralen Empf indlichkeitseigenschaften der individuellen Segmente anzupassen. Vorbekannte Systeme mit Seitensensoren verwenden mehrere Seitensensoren mit Filtern unterschiedlicher Empfindlichkeitseigenschaften, die den Empfindlichkeitseigenschaften der Erfassungskanäle oder Segmente angepaßt sind, oder verwenden einen einzigen Seitensensor mit mehreren Filtern, die vor dem Seitensensor "bewegt" werden, um unterschiedliche Empfindlichkeitseigenschaften in Anpassung an die Kanäle oder Segmente zu erhalten. Wie zuvor beschrieben und gemäß der Erfindung kann der Seitensensor 276 ein festes Empfindlichkeitsspektrum haben, das nicht unbedingt mit der Charakteristik eines jeden vorgegebenen Segments übereinstimmen muß. Bei einer Änderung der Intensität der Lampe der Lichtquelle 254 wird eine entsprechende Änderung mit dem Seitensensor erfaßt. Ferner wird aber auch eine entsprechende Änderung der Reflexionsstärke bei jedem Segment auftreten. Es ist die Bestimmung des Kompensationskoeffizienten, die eine Anzeige des Zusammenhangs zwischen der Änderung der mit dem Seitensensor erfaßten Intensität und der Änderung der durch ein Segment erfaßten Reflexionsintensität liefert, wenn die Lampe entsprechend ihre Intensität ändert. Dies bedeutet, daß der Kompensationskoeffizient für ein vorgegebenes Segment ein Verhältnis einer Änderung der Reflexionssensor-Messung zu einer Änderung der Seitensensor-Messung angibt. Durch Anwenden der Kompensationskoeffizienten zur Eichung in noch zu beschreibender Weise vermeiden Spektrofotometer nach der Erfindung die Kosten und den Schaltungsaufwand für mehrere erforderliche Sensoren mit unterschiedlichen spektralen Empf indlichkeitseigenschaften oder mit individuellen Seitensensoren, die bewegliche Filter o.ä. erfordern, um ihre Empfindlichkeitseigenschaften einzustellen.
Nach der Bestimmung der Filterkompensationskoeffizienten können die zuvor gespeicherten Reflexionssensor-Meßwerte normiert werden. Wird ein normierter Reflexionssensor-Meßwert mit Rscxa bezeichnet, wobei x das jeweilige spektrale Segment und a die laufende Messung angibt, können diese normierten Reflexionsgradmeßwerte mit der folgenden Formel bestimmt werden:
RScxa = RSxa [(((SS1/SSa) - 1) CCx) + 1] (Gleichung 3)
Hierin ist RSxa der Reflexionssensor-Meßwert für das Segment x und die Messung a, SS1 der Seitensensor-Meßwert für die erste Ablesung, SSa der Seitensensor-Meßwert für die laufende Messung und CCx der Filterkompensationskoeffizient für das laufende spektrale Segment. Die normierten Reflexionsgradmessungen repräsentieren im wesentlichen die Kompensation der Reflexionssensor-Messungen bei Änderungen der Seitensensor-Messungen, die auf bekannte Unterschiede ihrer Driften eingestellt sind.
Unter Verwendung der normierten Reflexionssensor-Meßwerte kann ein Skalenwert für jedes Segment bestimmt werden. Dieser Skalenwert, der für das Segment x im folgenden als WSx bezeichnet wird, repräsentiert im wesentlichen die Umwandlung einer gemessenen Reflexionsmenge in einen Reflexionsgradprozentwert für das Segment. Dies bedeutet, daß die Skalenfaktor-Umwandlung einen Wert liefert, der den Anteil (als Prozentwert) des Quellenlichts angibt, der an der Probe reflektiert wird für den Teil des Spektrums des Segments und des entsprechenden Filters. Dieser Wert kann als Filter-Reflexionsgrad oder als Reflexionsgrad für das bestimmte Segment charakterisiert werden. Ein Skalenwert für jedes spektrale Segment kann mit der folgenden Beziehung bestimmt werden:
WSx = [(RSc1x + RSc2x + ...RScNx)/N]/WRx (Gleichung 4)
Darin ist RSc1x der normierte Reflexionssensor-Meßwert für die erste Messungsablesung und für das laufende Segment x, RSc2x der normierte Reflexionssensor-Meßwert für die zweite Messungsablesung und das Segment x und RScNx der normierte Reflexionssensor-Meßwert für die Messungsablesung N und das Segment x. Ferner ist WRx der gewünschte Reflexionsgradwert, der zuvor für das Segment x gespeichert wurde.
Daraus ergibt sich, daß eine Kompensationsanordnung vorgesehen ist, mit der eine Reihe Ablesungen erhalten wird, zu denen auf eine Ablesung bei "kalter" Lampe gehört. Die danach auftretenden Ablesungen des Reflexionsgrades innerhalb der zeitlich gesteuerten Folge sind im wesentlichen auf die erste Ablesung zurück normiert. Mit der Bestimmung des Filterkompensationskoeffizienten, der normierten Reflexionssensor-Meßwerte und des Skalenwertes erhält man geeignete und ausreichende Daten für die nachfolgende Kompensation der aktuellen Reflexionssensor-Meßwerte von zu testenden Objektproben. Der kompensierte Reflexionsgradmeßwert für eine zu testende Objektprobe und für das Segment x kann als Rx bezeichnet werden. Dieser kompensierte Reflexionsgrad kann mit der folgenden Beziehung bestimmt werden:
Rx = WSx [RSx ((CCx ((SS1/SS) - 1)) + 1)] (Gleichung 5)
Darin ist WSx der Skalenfaktor für das Segment x, RSz der aktuelle Reflexionssensor-Meßwert für das Segment x, CCx der Filterkompensationskoeffizient für das Segment x, SS1 der Seitensensor-Meßwert für die erste während des Lampenkompensationsverfahrens erhaltene Ablesung und SS der Seitensensor- Meßwert während der laufenden Messung. Auf diese Weise ergibt sich eine Kompensationsanordnung zur Kompensation verschiedener Lampeneigenschaften.
Gemäß einem weiteren Aspekt einer Lampenkompensationsanordnung ist es auch möglich, eine Temperaturkompensation durchzuführen. Dies bedeutet, daß ein Langzeit-Temperaturkoeffizient für jedes spektrale Segment und den Seitensensor angewendet werden kann.
Zum Beschreiben der Temperaturkompensationsanordnung nach der Erfindung wird auf die Gleichung 5 hingewiesen, bei der ein aktueller Reflexionssensor-Meßwert für das Segment x mit RSx enthalten ist. Zur Temperaturkompensation nach der Erfindung kann die Größe RSx in der Gleichung 5 folgendermaßen ersetzt werden:
RSx T RSX (1 + (Kx * Tc)) (Gleichung 6)
Darin ist Kx ein Temperaturkoeffizient für das Segment x und Tc die Differenz einer Temperatur während der ersten Lampenkompensationseichung und einer gegenwärtigen Temperaturablesung. Der Temperaturkoeffizient Kx gibt im wesentlichen das Konzept an, daß bei einer gegebenen Änderung der Temperatur der Reflexionssensor eine entsprechende Änderung um einen bestimmten Prozentsatz erfährt. Zur Temperaturkompensation gemäß Gleichung 6 kann die Schaltungskonf iguration 250 in Figur 4 konventionelle Mittel zum Bestimmen der Temperatur bei verschiedenen Referenzproben-Ablesungen und Objektproben-Ablesungen enthalten.
Zur weiteren Temperaturkompensation kann auch eine Kompensationsanordnung für die Seitensensormessung vorgesehen sein. Die Gleichung 5 enthält den Seitensensor-Meßwert während der dann laufenden Messung als Größe SS. Zur Temperaturkompensation kann die Größe SS in der Gleichung 5 folgendermaßen ersetzt werden:
SS T SS (1 + (Ks * Tc)) (Gleichung 7)
Darin ist Ks ein Temperaturkoeffizient für den Seitensensor und Tc wiederum die Differenz der Temperatur während der ersten Eichungsablesung und der gegenwärtigen Ablesung. Solche Temperaturkoeffizienten können mit externen Prüfvorrichtungen erhalten werden.
Das Spektrofotometer 200 kann, wie die vorstehende Beschreibung zeigt, zum Bestimmen der spektralen Empfindlichkeitseigenschaften einer zu testenden Objektprobe benutzt werden. Zusätzlich und gemäß der Erfindung kann das Spektrof otometer 200 Vorrichtungen und Verfahren zum Durchführen verschiedener Eichungen und Lampenkompensationsprozeduren enthalten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Prinzipien der Eichungs- und Lampenkompensationsprozeduren nicht auf das hier beschriebene Spektrofotometer 200 begrenzt sind. Die Prozeduren können auch mit anderen Geräten als Spektrofotometer durchgeführt werden. Außerdem sind die Merkmale der Eichungs- und Lampenkompensationsverfahren nach der Erfindung in keiner Weise auf eine bestimmte Zahl spektraler Segmente o.ä. beschränkt. Eine andere Zahl von Segmenten und Filtern mit verschiedenen Bandbreiten kann ohne Abweichung von dem neuartigen Konzept der Erfindung verwendet werden. Dem Fachmann sind ferner weitere Modifikationen und Abänderungen des vorstehend beschriebenen erläuternden Ausführungsbeispiels der Erfindung ohne Abweichung von dem Bereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, möglich.

Claims

1. Kompensationsverfahren zur Anwendung in einer Farbmeßvorrichtung zum Messen der Farbcharakteristiken im Test befindlicher Objektproben, umfassend die folgenden Schritte: Anwenden einer Referenzprobe und Projizieren von Licht in Richtung auf die Referenzprobe durch Verwendung einer Lichtquelle;

Durchführen einer ersten Zahl von Messungen der Referenzprobe, wobei jede Messung einen gemessenen Farbcharakteristikwert der Referenzprobe für jedes einer Reihe von Spektralsegmenten über ein Lichtspektrum liefert;

Durchführen einer Zahl von Seitensensormessungen mit zumindest einem Seitensensor, wobei jede Seitensensormessung einen gemessenen Lichtquellenintensitätswert liefert, der bezeichnend ist für die Intensität der Lichtquelle;

Bestimmen eines Filterkompensationskoeffizienten für jedes der Segmente;

Kompensieren von Messungen von Farbcharakteristikwerten im Test befindlicher tatsächlicher Objektproben für ein spezielles Segment zumindest teilweise als eine Funktion des Filterkompensationskoeffizienten für dieses spezielle Segment;

dadurch gekennzeichnet daß das Verfahren ferner umfaßt, daß die erste Zahl von Messungen der Referenzprobe eine zweite Zahl von Messungen enthält, die im Laufe der Zeit für jedes Spektralelement der Reihe von Spektralelementen durchgeführt werden;

daß die erste Zahl von Messungen der Referenzprobe und die Zahl der Seitensensormessungen bei Fehlen einer vollständigen Spektraläquivalenz zwischen den Seitensensormessungen und der ersten Zahl von Messungen der Referenzprobe durchgeführt werden und

daß der Filterkompensationskoeffizient als Funktion eines Verhältnisses von zumindest zwei der gemessenen Farbcharakteristikwerte der Ref erenzprobe für das entsprechende Segment und als Funktion eines Verhältnisses von zumindest zwei der gemessenen Lichtquelienintensitätswerte bestimmt wird.

2. Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitensensormessung unter Anwendung zumindest eines Seitensensors und zumindest eines zugeordneten Filters durchgeführt wird und daß während der Durchführung aller Seitensensormessungen zumindest ein zugeordneter Filter relativ zu dem wenigstens einen Seitensensor in einer stationären Position gehalten wird.

3. Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitensensormessung unter Anwendung eines einzigen Seitensensors und eines zugeordneten Filters durchgeführt wird, so daß die spektrale Ansprechcharakteristik des Seitensensors und Filters für jede Seitensensormessung identisch ist.

4. Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Filterkompensationskoeffizienten folgendermaßen bestimmt wird:

Gleichung 1 CCx = ((RS1x/RSNx) - 1)/((SS1/SSN) - 1),

wobei CCx der Filterkompensationskoeffizient für das Segment x, RS1x ein erster Meßwert der Farbcharakteristik der Referenzprobe für das Segment x, RSNx der letzte gemessene Farbcharakteristikwert der Referenzprobe für das Segment x, SS1 der gemessene Lichtquellenintensitätswert einer ersten Seitensensormessung und SSN der gemessene Lichtquellenintensitätswert zumindest einer der Seitensensormessungen ist.

5. Kompensationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitensensormessung zeitlich einer der ersten Zahl von Messungen der Referenzprobe entspricht.

6. Kompensationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Bestimmen eines normierten Farbcharakteristikwerts für jedes der Spektralsegmente und für jede der ersten Zahl von Messungen der Referenzprobe als Funktion des gemessenen Farbcharakteristikwerts für das spezielle Segment und der Messung der Referenzprobe und als Funktion des Filterkompensationskoeffizienten für das spezielle Segment und einiger der gemessenen Lichtquellenintensitätswerte und

Kompensieren dieser Messungen von Farbcharakteristikwerten aktuell im Test befindlicher Objektproben für ein spezielles Segment teilweise als Funktion der normierten Farbcharakteristikwerte.

7. Kompensationsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Bestimmen eines Skalenfaktors für jedes der Segmente, wobei jeder der Skalenfaktoren repräsentativ ist für die Umwandlung einer gemessenen Quantität einer Farbcharakteristik in einen Farbcharakteristikwert relativ zu einem gewünschten Farbcharakteristikwert und

Kompensieren der Messungen der Farbcharakteristikwerte aktuell im Test befindlicher Objektproben für ein spezielles Segment teilweise als Funktion des Skalenfaktors für das spezielle Segment.

8. Kompensationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner den Schritt der Eingabe oder vorherigen Speicherung von für die erwartete oder gewünschte Spektralcharakteristik der Referenzprobe repräsentativen Referenzdaten für jedes Segment der Reihe von Spektralsegmenten.

9. Kompensationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner die Kompensation der gemessenen Farbcharakteristikwerte der Referenzprobe als Funktion eines Temperaturkoeffizienten und aktueller gemessener Temperaturen umfaßt.

10. Kompensationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ferner die Kompensation der gemessenen Lichtquellenintensitätswerte als Funktion der aktuellen Temperaturmessungen umfaßt.