DE1166494B - Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei derAuswertung von Vorlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G Ol d

Deutsche KL: 42d-5

Nummer: 1 166 494

Aktenzeichen: D 15960 IXb/42 d

Anmeldetag: 16. September 1953

Auslegetag: 26. März 1964

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei der Auswertung von Vorlagen, insbesondere licht- oder elektronenmikroskopischen Aufnahmen oder anderen photographischen Dokumenten. Bei der Auswertung von solchen Vorlagen muß eine größere Zahl von Einzelelementen mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen oder ähnlichen Größen bestimmt werden, um eine Statistik der auftretenden Größenverteilung über einen exakten Mittelwert festzustellen. Als Beispiel seien genannt die Aufstellung von Korngrößenverteilungskurven von Systemen aller Dispersionsgrade, die Ermittlung von Kristallgrößenverteilungen in Schliffbildern und die statistische Auswertung von B akterienkulturen.

Bisher ging man zur Lösung der genannten Aufgaben beispielsweise so vor, daß man die einzelnen Partikel in einer statistisch ausreichenden Anzahl einer Einzelvermessung unterwarf und diejenigen Individuen auszählte, die sich in ihren Abmessungen innerhalb festgesetzter Durchmesser- oder Längenintervalle bewegen. Aus diesen Zahlen lassen sich z. B. Verteilungskurven gewinnen. Bei dispersen Systemen mit Teilchen, deren Form von der Kugel- oder Würfelgestalt oder von der eines anderen hochsymmetrischen Körpers wenig abweicht, läßt sich außer dem Mittelwert der Abmessungen die Oberfläche, etwa bezogen auf 1 g Substanz errechnen.

Das geschilderte Auswerteverfahren ist sehr zeitraubend. Für die Aufstellung einer Korngrößenverteilungskurve eines Pigmentes, wie z. B. Ruß müssen zur Erlangung einer ausreichenden statistischen Sicherheit mehrere tausend Einzelteilchen vermessen und gezählt werden. Man hat sich auch schon mit Schablonen und einfachen Zählwerkanordnungen geholfen. Bei etwas höherer Genauigkeitsanforderung ist die Auswertung mehrere Aufnahmen mit diesen einfachen Hilfsmitteln aber trotzdem eine sehr langwierige und anstrengende Beschäftigung.

Es sind Vorrichtungen zur Ermittlung der statistischen Verteilung von Meßwerten bekannt, bei deren festgelegten Meßwertstufen Zählwerke zugeordnet werden. Beispielsweise ist eine Vorrichtung zur Feststellung der Häufigkeitsverteilung der Abmessungen von in Massenfertigung hergestellten Werkstücken bekannt, bei welcher vorgegebenen Toleranzgebieten vorgegebene Zählwerke zugeordnet sind. Bei der Messung der Werkstücke spricht entsprechend der Toleranz des jeweils ausgemessenen Stückes ein vorbestimmter Kontakt an, welcher das dem betreffenden Toleranzgebiet zugeordneten Zahl-Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der
Abmessungen von Einzelelementen bei der
Auswertung von Vorlagen

Anmelder:

Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Friedrich Endter, Princeton, N. J.

(V. St. A.)

werk auslöst. Die erwähnten Zählwerke geben direkt die Häufigkeitsverteilung an.

Auch bei der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe handelt es sich um die Feststellung einer Häufigkeitsverteilung. Es lag deshalb nahe, auch zur Lösung dieser Aufgabe Zählwerke zu verwenden.

Wie schon erwähnt, konnten jedoch die bekannten mit Schablonen und einfachen Zählwerkanordnungen arbeitenden Auswertevorrichtungen den gestellten Genauigkeitsanforderungen nicht genügen und das Auswerteverfahren selbst war mit diesen Vorrichtungen für den Beobachter weiterhin sehr anstrengend und ermüdend.

Es ist eine Zielvorrichtung bekannt, bei welcher die Öffnung einer Irisblende so eingestellt wird, daß die Abbildung dieser Öffnung das Bild eines Flugzeuges einschließt. Mit dem Mechanismus der Verstellung der Blende ist ein Zeiger gekoppelt, der die Ablesung der Entfernung des Flugzeuges gestattet, wenn dessen Größe bekannt ist. Es handelt sich also bei dieser bekannten Vorrichtung darum, die Entfernung eines Gegenstandes bekannter Größe durch Einschließen des Bildes dieses Gegenstandes in eine veränderliche Irisblende zu bestimmen. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung um das Problem der Aufstellung einer Statistik von Teilchengrößenverteilungen durch Ausmessen sehr vieler verschiedener Objekte in möglichst kurzer Zeit. Es ist dabei das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Auswertevorrichtungen vermeidet und welche es ermöglicht, die Abmessungen einer Vielzahl von Einzelelementen sehr schnell,

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mit großer Genauigkeit und in einer für den Beobachter wenig anstrengenden Art und Weise zu ermitteln.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei der Auswertung von Vorlagen, insbesondere licht- oder elektronenmikroskopische Aufnahmen oder anderen photographischen Dokumenten, bei denen eine größere Zahl solcher Einzelelemente mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen oder ähnlichen Größen zu bestimmen ist. Die Vorrichtung enthält eine Irisblende, mit welcher ein zur Verstellung der Blendenöffnung dienender Antrieb verbunden ist, sowie eine zur Beleuchtung dieser Blende dienende Lichtquelle und optische Mittel zur Abbildung der Irisblendenöffnung auf der Meßvorlage.

Gemäß der Erfindung ist die Blendeneinstellung mit einem Markierungsgerät und einem Kontaktwerk vereinigt, welches über einzelnen Blendeneinstellstufen zugeordnete Kontaktintervalle jeweils an ein Einzelzählwerk und in Reihe zu diesen an ein einzelnes Summenzählwerk angeschlossen ist.

Durch die Lichtquelle und die ihr nachgeordneten optischen Mittel zur Abbildung der Irisblendenöffnung wird auf der auszuwertenden Unterlage ein leuchtender Kreis erzeugt, dessen Durchmesser mittels des Blendenantriebes einstellbar ist. Dieser Kreis gibt die Möglichkeit, die Dimensionen von beliebig gelegenen Teilchen ohne Drehen der auszuwertenden Unterlage zu bestimmen. Dadurch wird die Schnelligkeit der Auswertung ganz wesentlich gefördert und diese Messungen sind unabhängig von subjektiven Beobachtungsfehlern sehr einfach durchführbar.

Die Registrierung des der eingestellten Blendenöffnung entsprechenden Meßwertes erfolgt in an sich bekannter Weise mittels eines Zählwerkes, wobei das der jeweiligen Blendenöffnung zugeordnete Zählwerk über das mit dem Blendenantrieb vereinigte Kontaktwerk ausgewählt wird. Durch dieses Kontaktwerk, welches automatisch ein der jeweils eingestellten Blendenöffnung zugeordnetes Zählwerk auswählt, wird eine Verringerung der durch Verwendung der einstellbaren Irisblende erzielbaren Auswertegeschwindigkeit durch den zur Registrierung notwendigen Zeitaufwand vermieden.

Durch das in der Vorrichtung nach der Erfindung weiterhin enthaltene Markiergerät erfolgt die Markierung des jeweils ausgewerteten Bildelementes, wobei das Markiergerät zusammen mit dem ausgewählten Zählwerk nach erfolgter Blendeneinstellung ausgelöst wird. Durch die Markierung der ausgewerteten Teilchen wird eine Doppelauswertung mit Sicherheit vermieden. Der Auswerter ist sich zu jedem Zeitpunkt vollständig im klaren, welches Teilchen schon ausgewertet wurde und welches noch nicht, so daß also die erzielbare Auswertegeschwindigkeit nicht durch unnütze Überlegungen begrenzt wird.

In Reihe zu den Einzelzählwerken ist ein Summenzählwerk geschaltet, welches automatisch die Summierung aller Zählvorgänge vornimmt.

Es ist zweckmäßig, das Kontaktwerk aus kreisförmig angeordneten Gegenkontakten zu bilden, auf denen eine Schleiffeder gleitet, deren Drehpunkt im Mittelpunkt des Kontaktkreises liegt. Dabei sind die Kontakte und Gegenkontakte vorteilhaft nach Art eines Drehkollektors angeordnet.

Es ist weiterhin möglich, das Kontaktwerk aus einer oder mehreren Kontaktleisten zu bilden, auf denen als Schleiffedern ausgebildete bewegliche Kontaktstücke gleiten.

Das erwähnte Markiergerät besteht zweckmäßig aus einem magnetisch ausgelösten Fallhammer, wobei der Magnet mit dem Sammelzählwerk in Reihe geschaltet ist und der Fallhammer auf dem gezählten Bildelement der zu vermessenden Unterlage eine

ίο Farbmarkierung oder einen Einstich erzeugt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläutert.
Mit A ist eine in ihrem Durchmesser veränderliehe Irisblende bezeichnet, welche durch die Lichtquelle D beleuchtet und durch das optische System B auf dem Auswertungsdokument C abgebildet wird. Die Verstellung des Durchmesser der Irisblende/! wird durch den Seilzug £ bewirkt, der sich durch Drehen der Achse F am Handrad G auf dieser auf- bzw. abwickelt. Auf der Achse F befindet sich das Rad H, das mit dem gleich großen Rad / von einem endlosen Seilzug K umlaufen wird. Auf diesem Seilzug sind die beiden Schleiffedern L befestigt, die bei einer Bewegung des Seilzuges auf den Kontaktleisten M und N in gegensinniger Richtung entlanggleiten und nacheinander mit je einem Kontakt elektrische Verbindungen herstellen.

An den mit U und T bezeichneten Punkten wird eine Gleichspannung angelegt. Vorzugsweise wird dabei der negative Pol geerdet und gleichzeitig mit der elektrisch leitenden Scheibe H verbunden. Von hier führt der Strom zu einem jeweils mit einer der Kontaktfedern L in Berührung stehenden Kontakt und von dort zu einem der Zählwerke O. Die positiven Klemmen aller Zählwerke sind elektrisch verbunden und zu den negativen Klemmen eines weiteren Zählwerkes P geführt.

Der positive Pol dieses Zählwerkes P führt zu einem Schalter Q, dessen zweiter Kontakt mit dem veränderlichen Widerstand/? verbunden ist. Von hier aus fließt der Strom zum positiven Pol T zurück. Parallel zu dem Widerstand R ist die Glimmlampe S geschaltet.

Der Meß Vorgang selbst verläuft folgendermaßen: Das photographische Dokument sei ein Diapositiv-Film, auf dem runde Teilchen verschiedener Durchmesser als Schwärzungen vorhanden sind. Man verschiebt den Film so, daß das zu messende Teilchenabbild auf eine Mittelmarkierung des Abbildes der Irisblende^ zu liegen kommt. Durch Drehen des Handrades G verändert man den Durchmesser der Irisblende^ derart, daß sich die Kontur ihrer Abbildung auf dem Film mit der Grenzkontur des Partikelbildes so gut wie möglich deckt. Über den Seilzug K verschieben sich dabei die Schleiffedern so, daß mit dem dem eingestellten Blendendurchmesser zugeordneten Zählwerk eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Die Zählbereitschaft des Gerätes wird durch Aufleuchten der Glimmlampe S angezeigt. Hat keine der Schleiffedern L bei der gewählten Blendenstellung Kontakt, so wird S stromlos und erlischt. Es ist dann bis zum nächsten Kontakt weiterzudrehen. Der über die Glimmlampe S fließende geringe Strom reicht nicht zur Betätigung der Zählwerke aus. Durch kurzzeitiges Schließen des Schalters Q fließt ein Arbeitsstrom durch das eingeschaltete Zählwerk und rückt dieses um eine Stelle

weiter. Gleichzeitig zählt das stets in Reihe liegende Zählwerk P ebenfalls um eine Stelle weiter.

Nach Durchführung einer ausreichenden Zahl von Einzelmessungen wird die Gesamtzahl der gemessenen Teilchen am Zählwerk P, die in die einzelnen Abmessungsintervalle fallenden Teilchenzahlen an den Zählwerken der Gruppe O abgelesen.

An Stelle der Irisblende A mit runder öffnung kann auch ein verstellbarer Spalt od. dgl. verwendet werden. Die im gezeichneten Beispiel gewählte Kontaktanordnung mit Schleiffedern und Kontaktreihen kann durch eine einzelne Kontaktreihe ersetzt werden, oder es kann an die Stelle dieser Anordnung ein beliebiges anderes Kontaktwerk, etwa in der Form eines Vielfachschalters oder eines Drehkollektors mit Schleifbürsten treten.

Die Helligkeit der Abbildung der Blendet auf dem Dokument C kann durch Regeln der Helligkeit der Lampe D oder durch Veränderung der Apertur des optischen Systemes B erfolgen.

Das Bild der Blende kann sowohl auf eine transparente als auch auf eine undurchsichtige Vorlage projiziert werden. Im ersten Fall kann das Bild selbstverständlich auch auf die dem Beobachter abgewandte Seite der Vorlage projiziert werden, so daß eine Durchsichtbeobachtung ermöglicht wird. Zum Zwecke der leichteren Orientierung auf der zu vermessenden Vorlage kann eine Hilfslichtquelle zur Beleuchtung eines größeren Ausschnittes verwendet werden. Diese ist in ihrer Helligkeit zweckmäßig regulierbar zu gestalten, um eine optimale Anpassung an das Auge des Beobachters zu ermöglichen.

Zur Vermeidung von Doppelzählungen ist das erwähnte, hier nicht dargestellte Markiergerät vorgesehen. Das Auslösen des Markiergerätes erfolgt zweckmäßig magnetisch, wobei der auslösende Magnet in Reihe mit dem Zählwerk P geschaltet ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei der Auswertung der Vorlagen, insbesondere licht- oder elektronenmikroskopischen Aufnahmen oder anderen photographischen Dokumenten, bei denen eine größere Zahl solcher Einzelelemente mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen oder ähnlichen Größen zu bestimmen ist, mit einer Irisblende, mit welcher ein zur Verstellung der Blendenöffnung dienender Antrieb verbunden ist, sowie einer zur Beleuchtung dieser Blende dienenden Lichtquelle und optischen Mitteln zur Abbildung der Irisblendenöffnung auf der Meßvorlage, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Blendeneinstellung (E, F, G) mit einem Markierungsgerät und einem Kontaktwerk (L, M, N), das über einzelnen Blendeneinstellstufen zugeordnete Kontaktintervalle jeweils an ein Einzelzählwerk (O) und in Reihe zu diesen an ein einzelnes Summenzählwerk (P) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktwerk aus kreisförmig angeordneten Gegenkontakten besteht, auf denen eine Schleiffeder gleitet, deren Drehpunkt im Mittelpunkt des Kontaktkreises liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kontakte und Gegenkontakte nach Art eines Drehkollektors angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktwerk aus einer oder mehreren Kontaktleisten (M, N) besteht, auf denen als Schleiffedern ausgebildeten bewegliche Kontaktstücke (L) gleiten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stromzuführung zu den Einzelzählwerken (O) eine Kontrolllampe (S) parallel zu einem Widerstand (R) eingeschaltet ist, die nach erfolgter Kontakteinstellung die Zählbereitschaft anzeigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Markiergerät aus einem magnetisch ausgelösten Fallhammer besteht, wobei der Magnet mit dem Sammelzählwerk in Reihe geschaltet ist und der Fallhammer auf dem gezählten Bildelement der zu vermessenden Vorlage eine Farbmarkierung oder einen Einstich erzeugt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 726 100, 742113, 680767, 858 783, 867762, 873 752, 915 750;
französische Patentschrift Nr. 846 495.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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