DE1190207B - Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei derAuswertung von Vorlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOId

Deutsche Kl.: 42d-5

Nummer: 1190 207

Aktenzeichen: Z 7713IX b/42 d

Anmeldetag: 10. Dezember 1959

Auslegetag: 1. April 1965

Das Hauptpatent beschreibt eine Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei der Auswertung von 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 die Meßvorlage. Bei dieser Vorrichtung ist die Blendeneinstellung mit einem Markierungsgerät und einem Kontaktwerk vereinigt, das über einzelnen Blendeneinstellstufen zugeordnete Kontaktintervalle jeweils an ein Einzelzählwerk und in Reihe zu diesen an ein einzelnes Summenzählwerk angeschlossen ist. Bei der Auswertung einer Meßvorlage wird die Öffnung der verstellbaren Irisblende auf das jeweils auszuwertende Teilchen abgebildet, und die Öffnung der Irisblende wird so lange verstellt, bis der auf der Meßvorlage erscheinende helle Kreis mit der festzustellenden Abmessung des auszuwertenden Teilchens übereinstimmt. Während dieses Einstellvorganges wird über das mit dem Blendenverstellglied gekoppelte Kontaktwerk automatisch ein der jeweils eingestellten Blendenöffnung zugeordnetes Zählwerk ausgewählt. Beim Betätigen der Auslösetaste wird dieses Zählwerk ausgelöst, und es wird zugleich der Markierhammer betätigt, welcher das ausgewertete Teilchen kennzeichnet.

Bei dieser und im übrigen auch bei allen anderen Auswertevorrichtungen wird das auszuwertende Teilchengemisch mit einem Kontinuum von Durchmessern oder anderen linearen Größen in Kategorien eingeteilt, wobei jeder Kategorie in bekannter Weise ein Zählwerk zugeordnet ist. Macht man die Kategorien gleich breit, so können die auf die einzelnen Kategorien entfallenden Teilchenzahlen direkt in eine Verteilungskurve eingetragen werden. Es ergibt sich dabei jedoch der Nachteil, daß die relative Genauigkeit, mit der ein Teilchen durch Einreihen in eine Kategorie in seiner Größe charakterisiert wird, bei kleienen Teilchen wesentlich schlechter ist als bei großen Teilen.

Aus diesem Grunde werden die Kategorien für bestimmte Meßprobleme nicht mehr absolut gleich breit gemacht, sondern ihre Breite wird veränderbar gestaltet. Will man z. B. die Teilchen durch Einreihen in die zur Verfügung stehenden Kategorien

Vorrichtung zur statistischen Ermittlung

der Abmessungen von Einzelelementen bei der

Auswertung von Vorlagen

Zusatz zum Patent: 1166 494

Anmelder:

Fa. Carl Zeiss, Heidenheim/Brenz

Als Erfinder benannt:

Johannes Leuschner,

Dr. Hans Schlüge, Heidenheim/Brenz

mit relativ konstanter Genauigkeit messen, so müssen die Kategorien mit ihrer Nummer exponentiell in der Breite anwachsen. Hat man jedoch Teilchengemische vorliegen, die bei einem bestimmten Durchmesser oder einer anderen linearen Abmessung ein deutliches Häufigkeitsmaximum haben, so wird man um dieses Maximum herum eine besonders hohe Meßgenauigkeit anstreben, während die Meßgenauigkeit vor und nach dem Maximum geringer sein kann. Man wird aus diesem Grund die Kategorien um das Maximum herum möglichst eng wählen und die Kategorien vor und nach dem Maximum entsprechend breiter machen.
Es ist bekannt, bei einer Anordnung zur Ermittlung der statistischen Verteilung eines unregelmäßigen elektrischen Vorganges von diesem Vorgang eine Steuerspannung abzuleiten und diese zur Speisung einer dem jeweiligen Zweck entsprechenden Zahl einseitig durchlässiger, einander parallelliegender Stromkreise mit einer den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Abstufung von innerhalb des zu untersuchenden Bereiches der Steuerspannung liegenden Gegenspannungen zu verwenden. Jeder dieser Stromkreise enthält einen Indikator zur Ermittlung der Zeitdauer, während der die Steuerspannung die Gegenspannung des betreffenden Stromkreises übersteigt. Bei dieser bekannten Anordnung kann der Abstand der einzelnen Zählstufen untereinander durch Verändern der Gegenspannung schnell verändert werden. Damit läßt sich also die Verteilung der Zählstufen über den Bereich der Steuerspannung verändern. Da hier die Häufigsos 537/180

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keitszählung auf rein elektrischem Wege vorgenom- Das Übertragungsglied wird so ausgebildet, daß es

men wird, kann die beschriebene Lösung nicht zur entsprechend der Lage der Kurvenscheibe entweder

Veränderung der Kategorienbreite bei der Vorrich- auf der keine axialen Verschiebungen hervorrufen-

tung nach dem Hauptpatent herangezogen werden. den Begrenzungslinie des Hohlzylinders oder auf der

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, 5 Zylinder-Kurvenscheibe selbst abrollt,
die Vorrichtung nach dem Hauptpatent so aus- Um mehrere funktionsmäßig verschiedene Abzugestalten, daß die Breite der Kategorien ent- hängigkeiten zwischen der Drehung des Blendensprechend dem Meßproblem verändert und damit verStellgliedes und der Öffnung der Irisblende eindie Meßgenauigkeit in gewünschter Weise beeinflußt stellen zu können, ist es zweckmäßig, die Kurvenwerden kann. Zu diesem Zweck erhält die Vorrich- io scheibe auswechselbar anzuordnen,
tung nach dem Hauptpatent erfindungsgemäß zwi- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der sehen dem Blendenverstellglied und der Irisblende ein Ausführungsbeispiel darstellenden F i g. 1 bis 3 mechanische Kopplungsglieder mit veränderbarem näher erläutert. Dabei zeigt
Übersetzungsverhältnis. F i g. 1 einen Teilschnitt durch ein gemäß der Er-

Durch Verändern des Übersetzungsverhältnisses 15 findung aufgebautes Teilchengrößenzählgerät,
während des Meßvorganges wird erreicht, daß der F i g. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht Zusammenhang zwischen der Drehung des Blenden- auf die Kurvenscheibe und das zwischen Blendenverstellgliedes und der öffnung der Irisblende nicht verstellglied und Irisblende angeordnete Getriebe, mehr linear, sondern beispielsweise exponentiell ist. F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III der Weiterhin läßt sich eine Vielzahl von anderen, dem 20 Fig. 2.

jeweiligen Meßproblem angepaßten Übersetzungs- In F i g. 1 ist mit 1 ein Rohr bezeichnet, innerhalb

Verhältnissen einstellen. dessen eine Irisblende 2 angeordnet ist. Diese Iris-

Zur Übertragung der Bewegung des Blenden- blende wird von einer Lichtquelle 3 über einen im verStellgliedes auf die Irisblende ist es vorteilhaft, ein Rohr 4 angeordneten Kondensor beleuchtet. Über mittels des Blendenverstellgliedes drehbares schräg- 25 weitere, hier nicht dargestellte Glieder wird schließverzahntes Zahnrad vorzusehen, welches mit einem lieh die Öffnung der Irisblende auf die auszuwerzur Betätigung der Irisblende dienenden weiteren tende Vorlage abgebildet.

schrägverzahnten Zahnrad im Eingriff steht. Die Mit 5 ist ein zur Blendenverstellung dienendes Achsen der beiden Zahnräder sind dabei um 90° Handrad bezeichnet, welches auf einer Achse 6 angekreuzt. Weiterhin ist eine Kurvenscheibe vor- 30 geordnet ist. Auf dieser Achse ist eine Hohlwelle 7 gesehen, welche beim Drehen des Blendenverstell- axial verschiebbar gelagert, welche mit einer gliedes zwangläufig eine Axialverschiebung des erst- Schnecke 8 fest verbunden ist. Durch eine Nut 9 und genannten Zahnrades bewirkt. Bei Axialbewegung einen Stift 10 ist die Hohlwelle 7 gerade geführt und des mit dem Blendenverstellglied gekoppelten Zahn- zugleich bezüglich ihrer Drehbewegung fest mit der rades in einer Richtung subtrahiert sich die Axial- 35 Achse 6 gekoppelt. Die Schnecke 8 steht mit einem bewegung von der zwangläufig damit verbundenen auf dem Rohr 1 angeordneten schrägverzahnten Drehung des Zahnrades, so daß sich also die Ins- Zahnrad 11 im Eingriff. Bei einer Drehung des blende langsamer öffnet, als wenn die Zahnräder Handrades 5 wird also über die beiden Getriebeteile nicht gegeneinander verschoben würden. Bei Axial- 8,11 die Öffnung der Irisblende 2 verstellt,
bewegung in der anderen Richtung addiert sich die 40 Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Schnek-Axialbewegung zur Drehung des mit dem Blenden- ke8 auch als schrägverzahntes Zahnrad ausgebildet verstellglied verbundenen Zahnrades, so daß sich werden kann.

also die Irisblende schneller öffnet, als wenn die Mit der Hohlwelle 7 ist ein Übertragungsglied 12 Zahnräder nicht gegeneinander verschoben würden. verbunden, welches in der in F i g. 1 gezeigten Stel-Wählt man also eine Kurvenscheibe, welche gemäß 45 lung auf der vorderen Begrenzungslinie des Hohleiner vorherbestimmten Funktion das mit dem Zylinders 13 abrollt. Mittels einer Feder 4 wird das Blendenverstellglied verbundene Zahnrad in axialer Übertragungsglied 12 stets nach rechts gezogen.
Richtung verschiebt, so wird beim Drehen des In dem Hohlzylinder 13 ist eine zylinderförmige Blendenverstellgliedes das Übersetzungsverhältnis Kurvenscheibe 15 angeordnet, weiche mit einer Nut des erwähnten Getriebes verändert. Es ist zweck- 50 16 versehen ist. In diese Nut greift ein Stift 17 ein, mäßig, das mit dem Blendenverstellglied verbundene welcher in einem Teil 18 angeordnet ist. Der Teil 18 Zahnrad auf einer axial verschiebbaren Hohlwelle ist mittels des Knopfes 19 um die Achse 20 drehbar, anzuordnen und diese Hohlwelle mit einem auf der In der in F i g. 1 dargestellten Stellung rollt das Kurvenscheibe abrollenden Übertragungsglied zu Übertragungsglied 12 auf der vorderen Begrenzungsverbinden. Dadurch ist gewährleistet, daß eine Ver- 55 linie des Hohlzylinders 13 ab, und es tritt keine drehung des mit dem Blendenverstellglied verbun- Axialverschiebung der Schnecke 8 auf. Dadurch bedenen Zahrades stets in vorherbestimmter Weise mit steht eine lineare Abhängigkeit der Öffnung der Iriseiner Axialverschiebung dieses Zahnrades gekoppelt blende 2 von der Drehung des Handrades 5. Wird ist. Es ist möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, durch Drehen des Knopfes 19 die Kurvenscheibe 15 die Vorrichtung so auszubilden, daß wahlweise eine 60 in die in F i g, 2 dargestellte Lage gebracht, so rollt lineare Abhängigkeit der öffnung der Irisblende von das Übertragungsglied 12 auf der Zylinder-Kurvender Drehung des Blendenverstellgliedes oder eine scheibe 15 ab. Es wird also in diesem Fall beim funktionsmäßig vorherbestimmte Abhängigkeit ge- Drehen des Handrades 5 eine Drehung der Schnekwählt werden kann. In diesem Fall ist eine in einem ke 8 und eine gleichzeitige Axialverschiebung dieser Hohlzylinder, zwischen zwei Lagen axial verschieb- 65 Schnecke erreicht.

bare zylinderförmige Kurvenscheibe vorgesehen, Das zur Auswahl der Zählwerke dienende Konweiche durch von außen zu betätigende Mittel in taktwerk, beispielsweise ein Drehkollektor, ist auf eine gewählte Arbeitslage verschoben werden kann. der Achse 6 angeordnet. Einem bestimmten Dreh-

bereich des Handrades 5 ist infolgedessen stets ein bestimmtes Zählwerk zugeordnet.

Dreht man das Handrad 5 im Uhrzeigersinn, so wird, wie aus F i g. 2 und 3 zu erkennen ist, die Öffnung der Irisblende vergrößert. Bei dieser Drehung des Handrades 5 läuft das Übertragungsglied 12 auf dem abfallenden Teil der Kurvenscheibe 15, d. h. also, die Schnecke 8 wird unter Wirkung der Feder 14 von links nach rechts bewegt. Diese Axialbewegung der Schnecke 8 addiert sich zu der Drehung, so daß also einem bestimmten Drehwinkelbereich des Handrades 5 ein Öffnungsbereich der Irisblende 2 entspricht, welcher größer ist als wenn keine Axialverschiebung erfolgen würde. Entsprechend wird bei einer Verdrehung des Handrades 5 im Gegenuhrzeigersinn die Öffnung der Irisblende verkleinert, und durch die Formgebung der Zylinder-Kurvenscheibe 15 wird die Schnecke 8 von rechts nach links bewegt. Dabei subtrahiert sich diese Axialbewegung von der Drehung, und die Irisblende 2 wird langsamer geschlossen, als dies der Fall wäre, wenn das Übertragungsglied 12 auf dem Hohlzylinder 13 abrollen würde.

Wie diese Ausführungen zeigen, wächst also der einem bestimmten Drehwinkelbereich des Handrades 5 und damit einem bestimmten Zählwerk entsprechende Öffnungsbereich der Irisblende 2 mit wachsender Öffnung dieser Blende stark an. Es ergibt sich bei entsprechender Ausbildung der Kurvenscheibe 15 eine exponentiell anwachsende Schrittbreite, d. h., die Breite der Kategorien nimmt exponentiell mit ihrer Ordnungszahl zu. Dabei werden Teilchen kleinen Durchmessers mit absolut größerer Genauigkeit ausgemessen als Teilchen größeren Durchmessers. Die relative Genauigkeit bleibt dabei jedoch über den gesamten Meßbereich konstant.

Durch entsprechende Ausbildung der zylinderförmigen Kurvenscheibe 15 können auch andere Abhängigkeiten zwischen der Drehung des Handrades 5 und der Öffnung der Irisblende 2 hergestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, um ein bestimmtes Maximum einer Teilchengrößenverteilung herum eine besonders hohe Meßgenauigkeit, d. h. also einen kleinen Öffnungsbereich der Irisblende bei einem bestimmten Drehwinkel des Handrades 5 zu erreichen und die Meßgenauigkeit vor und nach diesem Maximum geringer zu wählen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur statistischen Ermittlung der Abmessungen von Einzelelementen bei der Auswertung von 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, wobei die Blendeneinstellung mit einem Markierungsgerät und einem Kontaktwerk vereinigt ist, das über einzelnen Belendeneinstellstufen zugeordnete Kontaktintervalle jeweils an ein Einzelzählwerk und in Reihe zu diesen an ein einzelnes Summenzählwerk angeschlossen ist, nach Patent 1166 494, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Blendenverstellglied (5) und der Irisblende (2) mechanische Kopplungsglieder mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mittels des Blendenverstellgliedes (5) drehbares schrägverzahntes Zahnrad (8) und ein mit diesem kämmendes, zur Betätigung der Irisblende (2) dienendes weiteres schrägverzahntes Zahnrad (11) sowie durch eine zur Axialverschiebung des erstgenannten Zahnrades dienende Kurvenscheibe (15).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Blendenverstellglied (5) verbundene Zahnrad (8) auf einer axial verschiebbaren Hohlwelle (7) angeordnet ist und daß diese Hohlwelle mit einem auf der Kurvenscheibe abrollenden Übertragungsglied

(12) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch eine in einem Hohlzylinder

(13) angeordnete, zwischen zwei Lagen axial verschiebbare zylinderförmige Kurvenscheibe (15) sowie durch von außen zu betätigende, zum Verschieben dieser Kurbenscheibe in eine gewählte Arbeitslage dienende Mittel (17,18,19, 20).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (12) so ausgebildet ist, daß es entsprechend der Lage der Kurvenscheibe entweder auf der keine axialen Verschiebungen hervorrufenden Begrenzungslinie des Hohlzylinders (13) oder auf der zylinderförmigen Kurvenscheibe (15) selbst abrollt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Blendenverstellglied (5) und dem zur Betätigung der Irisblende dienenden Glied angeordnete Getriebe (8,11) als Schraubtrieb mit um 90° gekreuzten Achsen ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (15) auswechselbar angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 714 930, 726 100, 876, 915 750.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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