DE1423641A1

DE1423641A1 - Vorrichtung zur Justierung einer Marke auf einem Koerper,z.B. eines Punktes einer photographischen Schicht durch Vergleichsmessung zweier Signale

Info

Publication number: DE1423641A1
Application number: DE19611423641
Authority: DE
Inventors: Sisson George Macfarlan
Original assignee: Sir Howard Grubb Parsons and Co Ltd
Current assignee: Sir Howard Grubb Parsons and Co Ltd
Priority date: 1960-01-29
Filing date: 1961-01-27
Publication date: 1968-11-14
Also published as: US3154626A; GB903030A

Description

Patentanwalt Garmisch - Parienlcirchen

u Garmisch-Partenkirchen, 31. Juli 1968

Hs-H

SIR HOWABD GRUBB PARSONS & COMPANY LIMITED Newcastle-upon-Tyne, 6, Northumberland / ENGLAND

Vorrichtung zur Justierung einer Marke auf einem Körper,

z. B. eines Punktes einer photographischen Schicht durch

Vergleichsmessung zweier Signale.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Justierung einer Marke auf einem Körper, z. B. eines Punktes einer photographischen Schicht oder Emulsion.

Die ursprünglich hierfür verwendeten Vorrichtungen wiesen eine optische Einrichtung auf, mittels der die Marken in der photographischen Schicht, wie z. B. die Bilder von Sternen oder Spektrallinien direkt vergrössert werden konnten. Die Justierung geschah dabei bezüglich einer fixen Markierung, z.B. eines Stiches oder Fadenkreuzes, wobei der betrachtete film in der Ebene der Emulsionsschicht in ein oder zwei Richtungen bewegt werden konnte. Das Mass dieser Verschiebung ergab sich beispielsweise aus den erforderlichen Drehungen der die Filmbewegung verursachenden Mikrometerschrauben.

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Bei derartigen, rein optischen Vorrichtungen war es erforderlich, dass der Beobachter immer genau abschätzte, wann die fixe Markierung den beobachteten Punkt in genau gleiche Teile unterteilte, was nicht nur schwierig und ermüdend ist, sondern auch zu Fehlmessungen führte.

■ Es wurden daher Vorrichtungen bekannt, bei welchen die direkte Beobachtung durch Vergleichsmessungen zweier Signale ersetzt wurde, wobei eines der Signale (Bildsignal) durch die relative Verschiebung zwischen einem die Marke abbildenden Lichtstrahl (Bildstrahl) und einer Blende und das zweite Signal (Bezugssignal) synchron mit dieser relativen Verschiebung erzeugt wird. Diese Vorrichtungen gestatten zwar eine einfache und fehlerfreie Ablesung, weisen jedoch in der bisher bekannten Form den Nachteil auf, dass aufgrund der unvermeidlichen Abnutzungserscheinungen in der Lagerung der die relative Verschiebung zwischen Bildstrahl und Blende erzeugenden optischen Einrichtungen die Ablenkung des Bildstrahls unerwünschten und unregelmässigen Schwankungen unterworfen wird, was zu einer Störung der erforderlichen absoluten Synchronisation zwischen Bildsignal und Bezugssignal führt, da sich die Abnutzungserscheinungen entweder nur auf das Bildsignal oder das Bezugssignal auswirken, oder doch beide in ungleicher Weise beeinflussen.

Der Erfindung, die von einer Vorrichtung der eben beschriebenen Art ausgeht, liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese dahingehend zu verbessern, dass sich die unvermeidbaren

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Abnutzungserscheinungen der Lager lind die damit verbundenen Unregelmässigkeiten der Strahlenablenkung nicht mehr auf das Messeigebnis auswirken können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss grundsätzlich dadurch gelöst, dass die die relative Verschiebung des Bildsignals und die Synchronisierung des Bezugssignals bewirkenden Einrichtungen starr miteinander verbunden bzw. zu einer Einheit zusammengefasst sind. Hierdurch wird erreicht, dass Abweichungen von der vorgesehenen Ablenkung des Bild- ä signales identische Abweichungen des das Bezugssignal auslösenden Strahles hervorrufen, so dass die erforderliche absolute Synchronisation zwischen Bild- und Bezugssignal unter allen Umständen gewährleistet ist, und trotz unvermeidlicher Lagerabnützungen keine Fehlanzeigen auftreten.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bewirkt eine rotierende transparente Scheibe, deren Oberflächen gegenüber dem einfallenden Bildstrahl geneigt sind und die den ausfallenden Bildstrahl in einer Kreis- i bahn über eine feststehende, mit einer oder mehreren Offnungen, z. B. Schlitzen, versehene Blende führt, die relative Verschiebung des Bildstrahles, während die Synchronisation des Bezugssignales durch die Reflexion eines BezugsStrahles durch eine oder mehrere auf der Scheibe vorgesehene reflektierende Flächen, z. B. Spiegel, erfolgt.

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Die Synchronisation des Bezugssignales kann aber auch

vorteilhafterweise durch das periodische Schließen eines Stromkreises mittels eines oder mehrerer auf der Scheibe angebrachter Kontakte erfolgen. Es ist aber nicht unbedingt erforderlich, daß sich dabei die Scheibe gegen die Blende dreht. Entsprechende Ergebnisse lassen sich gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen, bei der die relative Verschiebung des Bildstrahls durch eine feststehende transparente Scheibe erfolgt, deren Oberflächen gegenüber dem einfallenden Bildstrahl geneigt sind und deren ausfallender Bildstrahl an eins sich drehende Blende g^Langt, während die Synchronisation des Bezugssignals durch die periodische RefleKioii eines Bezugsstrahles an einer oder mehreren auf der Blende vorgesehenen reflektierenden Flächen, z. B_e Spiegel, erfolgt.

Auch bei einer solchen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Synchronisation des Bezugssigna3.s durch das periodische Schließen eines Stromkreises mittels eines oder mehrerer auf der Blende angebrachter Kontakte erfolgen«,

Das Bezugssignal kann jedoch auch mit Hilfe von Licht erzeugt werden, das von einer festen Bezugsquelle aus auf eine oder mehrere reflektierende !Flächen, a« B, Spiegel, der sich drehenden Scheibe oder der sich drehenden Blende geworfen wird, wobei die Anordnung so getroffen ißt, daß, wenn das r«-' flektierte Bild der festen Bezugsquelle mit einem Schlitz in einer zweiten festen Blende übereinstimmt, dae' licht'auf eine lichtempfindliche Vorrichtung hinter der zweiten Blende fällt · und die lichtempfindliche Vorrichtung das BeEUgseignal erzeugt.

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Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer als Ausführungsbeispiel gewählten Vorrichtung, die in der schematischen Zeichnung dargestellt ist, unter Bezugnahme auf diese beschrieben. Es stellen dar:

Pig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht der Blende nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Anordnung zur Erzeugung eines Bezugssignals ;

Fig. 4 ist eine Darstellung des auf einem Oszillograph erscheinenden Signals}

Fig. 5 eine abgewandelte Anordnung zur Erzeugung eines Bezugssignals.

Bei der in Fig. 1 alB ein Beispiel dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist eine photographische Platte oder ein Film T mit einer Emulsionsschicht versehen, auf welcher an bestimmten Stellen, wie z. B. bei A, eine Reihe von Marken erscheint. Eine solche Marke kann beispielsweise das Bild eines Sterns oder einer Spektrallinie sein, wie man es bei photographischen Platten in Verbindung mit Teleskopen erhält. Die Marke kann ein heller Fleck auf einem dunklen Hintergrunde sein oder auch umgekehrt. Die Marke wird von einer lampe B aus durch eine Kondensorlinse C hindurch erleuchtet. Ein Bild der Marke wird durch die Linse D auf eine feste Blende E fokussiert. Zwischen der letzteren und der Linse D befindet sich eine transparente Scheibe F, auf die infolge ihrer Schrägstellung das von B kommende Licht un ter einem Winkel auftrifft, so daß, wie dargestellt, eine

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seitliche Verschiebung des Bildes von A "bewirkt wird» Anstatt der hier dargestellten Scheibe kann man zur seitlichen Verschiebung der Lichtstrahlen auch einen Keil oder ein Prisma verwenden. Die Scheibe P wird in einer Fassung G- gehalten, die um eine Achse, welche zu der optischen Achse der linse D parallel stehen kann, drehbar ist.

Im Betrieb wird der Passung Gr eine stetige Drehung erteilt, und zwar beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Elektromotors mit Zahnradgetriebe. Die Drehung der Passung · Gr und damit der Scheibe P bewirkt, daß sich das Bild von A auf der Blende E in einer Schleife bzw„ einem Kreise dreht, wie am besten aus der Pig. 2 zu ersehen ist. Die Blende E, die mit einem oder zwei in ihr befindlichen schmalen Schlitzen S- und S₂ ausgerüstet ist, wirkt dabei wie ein verdunkelnder Schirm^ Wird die Lage von A in der Emulsion in nur einer Richtung ge*- messen, dann ist auch nur ein Schlitz erforderlich. Soll dagegen die Lage von A in zwei Richtungen gemessen werden, dann muß die Blende mit zwei Schlitzen versehen sein» Stehen die beiden festen Richtungen oder Achsen, denen gegenüber die Lage von A bestimmt werden soll, unter einem rechten Winkel zueinander, dann müssen auch die Schlitze S.. und S₂ oder deren Verlängerungen - wie es hier dargestellt ist miteinander einen rechten Winkel bilden.

Das von dem Schlitz bzw. den Schlitzen S- und S₂ kommende Licht geht durch eine Linse H hindurch und fällt auf eine 'lichtempfindliche Vorrichtung J » Wenn das Bild von A mit einem der Schlitze zusammenfällt, dann nimmt die auf J gelangende Lichtstärke momentan zu oder ab, und die Änderung der elektrischen Ausgangsleistung von J kann nun in bekannter Weise

auf einem Kathodenstrahloszillographen dargestellt werden# 809808/0202

Wie aus der Fig, 3 hervorgeht, ist an der drehbaren transparenten Scheibe F eine reflektierende Fläche, z. B. ein Spiegel K, befestigt, welcher jedesmal, wenn sich die Scheibe F in einer bestimmten Lage befindet, das von einer fest angeordneten, durch die Bezugsstrahlenquelle Q beleuchteten Öffnung L kommende Licht über eine Kollimator linse M durch eine . Öffnung in einer festen Blende N hindurch auf eine lichtempfindliche Einrichtung Έ reflektiert. Enthält die Blende E in Fig. 1 zwei Schlitze, dann trägt die Scheibe F zwei Spiegel, die zueinander so angeordnet sind, daß, wenn A richtig eingestellt ist, ein Bezugssignal erzeugt wird, sobald das Bild mit einem Schlitz zusammenfällt. Es können zwei lichtempfindliche Detektoren,. je einer für ;jeden Spiegel, verwendet werden; ebenso können aber auch beide Spiegel das Licht auf einen einzelnen Detektor reflektieren.

Das Signal von P erscheint auf dem gleichen Oszillographen wie das Signal von J, vorzugsweise mit umgekehrtem Vorzeichen,

Wird in der Blende N ein Schlitz als Öffnung verwendet, * dann kann derselbe zu dem Lichtstrahl unter einem Winkel geneigt sein, um irgendwelche Fehler infolge einer Taumelbewegung in den die Fassung G- tragenden Lagern auszugleichen.

Im Betriebe wird die Scheibe oder der F^Im in einer Richtung bewegt, bis das Bild von A regelmäßig durch einen der Schlitze S- oder S₂ der Blende E hindurchgeht und damit ein Signal gibt, welches zusammen mit einem Bezugseignal auf einem Oszillographen erscheint. Wenn sich A in der richtigen Lage befindet, gibt es einen Augenblick} in dem der Spiegel eine

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Lage einnimmt, in der das Bild von A auf den Schlitz in der Blende E fällt land ein Bezugssignal von P gleichzeitig mit dem Signal von J abgibt. Die dann auf dem Oszillographen erscheinende Wellenform ist in der Figo 4 dargestellte

Zweckmäßigerweise kann das Kriterium für die Zweiteilung des Signals von J durch das Signal von P die gleiche Höhe der durch Überlagerung der "beiden Signale gebildeten beiden Spitzen X und Y sein. Jede andere relative Stellung der beiden Signale zueinander ist annehmbar, vorausgesetzt, daß dieselbe jederzeit zu erkennen ist, so daß man also die gleiche relative Lage jederzeit bekommt.

Wie bereits vorstehend erwähnt, werden für die Messung · der Lage von A zu zwei festen Achsen in der Blende E zwei Schlitze und dementsprechend zwei reflektierende Flächen vorgesehen. Bei einer wahlweisen Anordnung kann eine zweite Optik M, F, L, P und Q angeordnet werden, um den gleichen Spiegel. K unter einer anderen Winkelstellung der Scheibe F zu betrachten.

In derartigen Fällen können die beiden Signale von J und die beiden Signale von P für jede Umdrehung der Fassung G Seite an Seite auf einem Oszillographen erscheinen, oder aber sie können voneinander getrennt auf zwei Oszillographen dargestellt werden. -.-_.. .

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Scheibe F" an Stelle einer reflektferenden Fläche und der"zugehörigen Optik elektrische Kontakte tragen, s,o daß das Bezugssignal beim Schließen 'oder beim Öffnen eines elektrischen Stromkreises erzeugt wird, sobald das Bild mit einem Schlitz in der Blende E · zusammenfällt.

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Die Scheibe P kann irgendwo zwischen der photographischen ' platte QJ und der Blende E angeordnet werden.

Die Fig. 5 zeigt ein wahlweises Verfahren der Erzeugung eines Bezugssignals von der transparenten Scheite P aus.

Das das Bild A erleuchtende Licht geht durch die Linse D hindurch und fällt auf die schräg stehende Scheibe P, wobei dafür gesorgt ist, daß ein Teil dieses Lichts von der oberfläche von P so reflektiert wird, daß derselbe durch eine Linse 0 hindurch auf eine gelochte Blende R fällt. Die Linse 0 erzeugt auf der Blende ein Bild der Linse D₀ Bei einer bestimmten Winkelstellung der Passung G fällt dieses Bild durch die Öffnung in der Blende E hindurch auf eine lichtempfindliche Einrichtung W, welche das Bezugssignal abgibt. Man kann einen zweiten Satz der Teile 0, R und W für ein zweites Bezugssignal verwenden, das unter einem rechten Winkel zu dem ersten steht«

Durch die Anordnung der Signale in einer solchen Weise, daß sie auf dem Oszillographen in leicht erkennbarer Weise erscheinen, kann man leicht sagen, wann sich die Marke A in einer bestimmten festen Lage zu der von dem Schlitz L gebildeten Bezugsmarke befindet. Das in der Pig. 4 gezeigte Kriterium ist nur eines von vielen möglichen.

Wenn auch die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf eine sich drehende transparente Scheibe P und eine feststehende Blende beschrieben worden ist, so ist sie doch keinesfalls auf eine derartige Anordnung beschränkt. Das einzige Erfordernis ist, daß eine relative Verschiebung zwischen der Blende E und

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dem Bilde von A erfolgen muß„ Diese Anforderung kann erfüllt werden, indem man eine relative Drehung zwischen der Blende E und dem Bilde von A herbeiführt, "beispielsweise wie es oben beschrieben wurde oder indem man die Blende E sich drehen läßt, während die Scheibe i¹ feststeht. Soll die Lage von A zu* zwei festen Achsen gemessen werden, dann würde die Blende wie zuvor zwei*Schlitze haben, und das von B kommende Strahlenbündel würde durch eine Spaltvorrichtung in zwei voneinander getrennte Strahlenbahnen aufgelöst werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung hier unter besonderer Bezugnahme auf Mittel beschrieben worden ist, welche eine relative Drehung zwischen dem Bilde und der Blende herbeiführen., so ist es ferner doch nicht notwendig, gerade eine relative I Drehung vorzunehmenj eine relative Verschiebung des Bildes und der Blende zueinander würde genügen, wenn die Messungen nur in einer von zwei Koordinaten vorzunehmen sind. Unter solchen Umständen könnte man sich mit einer relativen Schwingbewegung zufrieden geben.

Die Mittel zur Messung der Bewegung des Bildes in der Emulsion, die notwendig sind,, um ein Signal gleichzeitig mit dem Bezugssignal zu bekommen, können von irgendeiner der bei solchen Vorrichtungen gebrauchten wohlbekannten Formen sein.

Selbstverständlich wurden die vorhergehenden Einzelheiten lediglich als Beispiel angeführt\ an der Erfindung können beliebige Abänderungen vorgenommen werden, um dieselbe verschiedenen Erfordernissen anzupassen.

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Claims

AA

Patentan'Sprüche I -+23641

J Vorrichtung zur Justierung einer Marke auf einem Körper, z. B. eines Punktes einer photographischen Schicht durch Vergleichsmessung zweier Signale, wobei eines der Signale (Bildsignal) durch die relative Verschiebung zwischen dem die Marke abbildenden Lichtstrahl (Bildstrahl) und einer Blende und das zweite Signal (Bezugssignal) synchron mit dieser relativen Verschiebung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet , daß. die die relative Verschiebung ä des Bildsignales und die Synchronisierung des Bezugssignales bewirkenden Einrichtungen starr miteinander verbunden bzw. zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , daß die relative Verschiebung des Bildstrahl.es durch eine rotierende transparente Scheibe (JB¹) erfolgt, deren Oberflächen gegenüber dem einfallenden Bildstrahl geneigt sind und die den ausfallenden Bildstrahl in einer Kreisbahn über eine feststehende,mit einer oder mehreren t Öffnungen, z. B. Schlitzen (S-, S₂) versehene Blende (E) führt, während die Synchronisation des Bezugssignales durch die periodische Reflexion eines Bezugsstrahles durch eine oder mehrere auf der Scheibe (i¹) vorgesehene reflektierende Flächen, z. B. Spiegel (K), erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-' kennzeichnet , daß die relative Verschiebung des Bildstrahles durch eine rotierende transparente Scheibe (3?)

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erfolgt, deren Oberflächen 'gegenüber dem einfallenden Bild- · strahl geneigt sind und die den ausfällenden Bildstrahl in einer Kreisbahn über eine feststehende, mit einer oder mehreren Öffnungen, z. B₀ Schlitzen (S-, Sp) versehene Blende (B) führt, während die Synchronisation des Bezugssignales durch das periodische Schließen eines Stromkreises mittels eines oder mehrerer auf der Scheibe (F) angebrachter Kontakte erfolgt»
4« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-.kennzeichnet, daß die relative Verschiebung des Bildstrahles durch eine feststehende transparente Scheibe (F) erfolgt, deren Oberflächen gegenüber dem einfallenden Bildstrahl geneigt sind und deren ausfallender Bildstrahl an eine sich drehende Blende (E) gelangt, während die Synchronisation des Bezugssignals durch die periodische Reflexion eines Be- · zugsstrahles an einer oder mehreren auf der Blende (E) vorgesehenen reflektierenden Flächen, z. B. Spiegeln (K), erfolgt«
5 β Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet .',' daß die relative Verschiebung des Bildstrahles durch eine feststehende transparente Schebe (F) erfolgt, deren Oberflächen gegenüber dem einfallenden Bildstrahl geneigt sind und deren ausfallender Bildstrahl an eine sich drehende Blende (E) gelangt, während die Synchronisation des Bezugssignals durch das periodische Schließen eines Stromkreises mittels einer oder mehrerer auf der Blende angebrachter Kontakte erfolgt» -
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4» dadurch -g e k e η η ζ ei c h η e t , daß das Bezugssignal mit Hilfe von Licht erzeugt wird, das von einer festen Bezugs-

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Strahlenquelle (Q) aus auf eine oder mehrere reflektierende Flächen, z. B₀ Spiegel (K), der sich drehenden Scheibe (i¹) oder der sich drehenden Blende (E) geworfen wird und die Anordnung so getroffen ist, daß, wenn das reflektierte Bild der festen Bezugsstrahlenquelle mit einem Schlitz in einer zweiten festen Blende (F) übereinstimmt, das Licht auf eine lichtempfindliche Einrichtung (P) hinter der zweiten Blende fällt und diese das Bezugssignal erzeugt. ,
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Lage eines Bildes zu zwei Achsen das von der Lichtquelle ausgehende Strahlenbündel hinter dem Bilde in zwei voneinander getrennte Strahlenbahnen aufgelöst wird.

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