DE1903122A1

DE1903122A1 - Vorrichtung zum Pruefen von Filmen u.dgl.

Info

Publication number: DE1903122A1
Application number: DE19691903122
Authority: DE
Inventors: Nichols Gordon Webb
Original assignee: GAF Corp
Current assignee: GAF Corp
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1969-01-22
Publication date: 1969-08-07
Also published as: GB1252498A; DE6902394U; BE727303A

Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. QERHARD SCHWAN

■ MÖNCHEN · · COEKZEK STKASSE 15

2 2. Jan. 1969

Case A-1998

GAF Corporation 140 Uiest 51 Street, New York, Neiu York 10020, U.St.A.

Vorrichtung zum Prüfen von Filmen und dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Filmprüfvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung zum Prüfen der Beschichtungedicke und Dichte von Filmproben.

Es wurden bereits verschiedenartige Anordnungen zur Prüfung der Dichte von Filmen und der Schwärzung von Filmproben vorgeschlagen. Die meisten dieser Anordnungen arbeiten mit einer Fotovervielfacherröhre, die reflektierte oder durchgelassene Strahlung aufnimmt. Fotovervielfacherröhren haben, insbesondere im Bereich größerer Helligkeit, einen verhältnismäßig kleinen Ansprechbereich für die Ermittlung von Lichtpegeländerungen. Bei sehr niedrigen Lichtpegeln sind diese Röhren wesentlich empfindlicher. Außerdem altern Fotovervielfacherröhren und verschlechtert sich deren Betriebsverhalten, wenn sie starken Licht ausgesetzt werden. Die meisten Fotovervielfacherröhren haben einen ausnutzbaren Arbeitsbereich für die Erkennung von Lichtpegeländerungen, der auf einer logarithmischen Skala von den Vert 1 bis zum Wert 3 reicht. Dagegen

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FCKMSPKfCHEm β*Ι1/4·Ι·1· - KABEL: ELtCTSICPATENT MÖNCHEN

weist das zu prüfende Filmmaterial für gewöhnlich einen größeren Bereich auf, im allgemeinen einen Bereich von 1 bis Der ausnutzbare Meßbereich von Fotoverv/ielfacherröhren kann zwar mit Hilfe von elektronischen Schaltungen erweitert werden, und ea wurden schon verschiedene Schaltungen zum Verhindern einer überlastung der Röhren vorgeschlagen, doch sind solche Schaltungen in der Regel kompliziert und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Filmprüfvorrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und ohne weiteres für eine unmittelbare Ablesung geeicht werden kann. Es sollen Fotovervielfacherröhren benutzt werden können, ohne daß dabei kostspielige elektronische Regelschaltungen erforderlich sind. Die Dichte von Proben soll unter Anwendung einer Fotovervielfacherröhre ermittelt werden können, die auf oder nahe dem Dunkelstrompegel arbeitet.

Ausgehend von einer Vorrichtung zum Prüfen von Filmen und dergleichen mit einer Strahlungsquelle, die einen auf den Film gerichteten Strahl erzeugt, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Strahlteiler vorgesehen ist, der den Strahl auf zwei Strecken aufteilt, daß in einer dieser Strecken ein verstellbarer Dichtekeil und der Film sowie in der anderen Strecke ein Filter hoher Dichte angeordnet sind, und daß ein l/ergleicher für die über beide Strecken laufenden Strahlungen sowie eine Stelleinrichtung vorhanden sind, die den Dichtekeil verstellt, bis die über beide Strecken über-

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j mittelten Strahlungen abgeglichen sind.

Entsprechend einer bevorzugten Aueführungaform der Erfindung ist eine Lichtquelle vorhanden, die einen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge liefert, gegenüber der ein nicht belichteter Film unempfindlich ist. Bei der Prüfung von belichtetem

. Film kann weißes Licht benutzt werden. Der Strahl wird auf

zuiei Strecken aufgeteilt, von denen die eine eine Bezugsstrecke und die andere eine (tleßstrecke darstellt. In der Bezugsstrecke liegt ein Filter hoher Dichte, das das durchgelassene Licht stark dämpft. In der Hleßstrecke liegen hintereinander die zu prüfende Filmprobe und ein verstellbarer Dichtekeil, beispielsweise ein kreisförmiges Filter mit einstellbarer Dichte. Da·

j über beide Strecken laufende Licht wird einer Fotovervielfacherröhre zugeführt, und zwar entweder wechselweise oder'derart, daß die Röhre im Wechsel für des Über die beiden Strecken laufende Licht empfindlich gemacht wird. Das Ausgangssignal der Fotovervielfacherröhre steuert dann einen Servoantrieb, der den verstellbaren Dichtekeil derart einstellt, daß die Gesamtdämpfung der Rleßstrecke gleich der Gesaratdämpfung der Bezugsstrecke ist. In beiden Strecken erfolgt also eine starke Dämpfung, so daß die Fotovervielfacherröhre mit oder nahezu mit dem Dunkelstrompegel .betrieben wird, gleichwohl aber auf Änderungen der Intensität der ursprünglichen Lichtquelle anspricht. Die Stellung des verateilbaren Dichtekeiles, da· heißt die Stellung des Servoantriebes, liefert eine Anzeige für die Dichte des zu prüfenden Material·. Die Stellung de· Servoan-

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triebes kann unmittelbar geeicht werden, wobei eine niedrige Dichte des von dem Servoantrieb gesteuerten Keiles einer hohen Filmdichte entspricht, und umgekehrt. Da die Messung auf einem Vergleich zwischen einem ffleßstrahl und einem Bezugestrahl beruht, werden zugleich Schwankungen des Lichtpegsls der verwendeten Lichtquelle eliminiert.

U/eitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

Es zeigt:

Figur 1

echematisch eine erfindungegemäß aufgebaute Filmprüfvorrichtung, wobei herkömmliche Baugruppen in Blockform dargestellt sind,

Figur 2

eine Ansicht ähnlich Figur 1 für eine abgewandelte Ausführungeform der Erfindung, und

Figur 3

eine Draufsicht auf eine kombinierte Zerhackerund Blendenplatte zur Aufteilung dee Lichtstrahles auf zwei Strecken.

Die in Figur 1 veranschaulichte Vorrichtung zum Prüfen von Filmdichten besitzt eine Quelle 10 für eine Strahlung oder

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Licht, das vorzugsweise gefiltert ist, so daß ein Lichtstrahl im oder nahe dem Infrarotbereich erhalten wird, das heißt ein Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von mehr als 7500 R. Für gewisse Anwendungsfalle eignet sich auch ein Laserstrahl. Der von der Quelle 10 abgegebene, gestrichelt angedeutete Strahl 11 ist auf eine rotierende Blende 12 gerichtet, die im einzelnen in Figur 3 dargestellt ist. Die Blende 12 besitzt zwei gleich große Segmente, zwischen denen Zwischenräume gleicher Größe freigelassen sind. Die Segmente bestehen aus einem reflektierenden Werkstoff, beispielsweise hochpoliertem Chrom. Der Strahl 11 wird auf diese Uleise in zwei Strahlen aufgeteilt, die über die -Strecken 21, 31 laufen» Die Strecke 21 kann als Bezugsstrecke, die Strecke 31 als ffleßstrecke bezeichnet werden. Die Blende 12 wird in herkömmlicher U/eise mittels eines Motors 13 angetrieben.

In der Bezugsetrecke 21 liegt ein festes Filter 24 hoher Dichte, das den Lichtstrahl stark dämpft, der von der Blende 12 reflektiert und auf diese Weise auf die Bezugsstrecke 21 geleitet wird. Herkömmliche Spiegel oder Lichtführungen, die die beiden Strecken bilden und in der einschlägigen Technik bekannt sind, sind der besseren Übersicht halber in den Zeichnungen weggelassen. Das Filter 24 schwächt den über die Bezugsstreck· 21 laufenden Strahl stark ab und läßt nur eine sehr kleine Lichtmenge in Richtung auf die Stirnfläche 15 einer .Fotovervielfacherröhre 16 durch.

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In der fließetrecke 31 ist eins Filmprüfeinheit 32 angeordnet. Die Filmprüfeinheit kann verschiedene bekannte Formen annehmen, yjird ihr Licht zugeleitet, gibt sie Licht ab, das gegenüber dem zugeführten Licht durch die Dichte der dort zu prüfenden Probe oder deren Ref lexionsv/ermögen geschwächt ist. Der teilweise geschwächte Strahl auf der flleßstrecke 31 läuft dann durch einen schematisch bei 33 angedeuteten v/erstellbaren Dichtekeil hindurch. Der Dichtekeil 33 ist in der durch den Pfeil 34 angedeuteten Weise bewegbar, um den Strahl auf der fließstrecke 31 mehr oder weniger zu dämpfen. Nach dem Durchlaufen der Filmprüfeinheit 32 und des verstellbaren Dichtekeiles 33 gelangt der Strahl schließlich zur Stirnfläche 15 der Fotovervielfacherröhre 16.

Dae an der Klemme 17 erscheinende Ausgangssignal der Fotovervielf acherröhre 16 wird an einen Serv/overstärke r 18 angelegt, der einen Servoantrieb 19 aussteuert, der seinerseits, wie durch die gestrichelte Linie 20 schematisch angedeutet ist, mit dem verstellbaren Dichtekeil 33 mechanisch verbunden ist.

Wenn die Strahlungsmenge, die die Stirnfläche 15 der Fotovervielfacherröhre über die Bezugsetrecke 21 erreicht, nicht gleich derjenigen ist, die auf die Stirnfläche der Fotovervielfacherröhre über die flleßstrecke 31 auftrifft, liefert die Fotovervielfacherrähre 16 ein Auegangssignal, das nach Verstärkung durch den Servoveretärker 18 bewirkt, daß der Servoantrieb 19 den Dichtekeil in einer solchen Richtung und um

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einen derartigen Betrag verstellt, daß das Ausgangssignal an der Klemme 17 der Fotovervielfacherröhre zu Null uiird. Da das über die Bezugsstrecke 21 laufende Licht stark gedämpft uiird, trifft auf die Fotovervielfacherröhre 16 allenfalls dann helles Licht, wenn die Dichte der in der Filmprüfeinheit 32 befindlichen Filmprobe sehr niedrig ist und der Dichtekeil 33, beispielsweise aus einer vorhergehenden Prüfung, eine solche Stellung einnimmt, daß das Licht nur wenig gedämpft wird. Immer dann, wenn die Blende 12 in den Gang des Strahles 11 gelangt, gelangt jedoch nur wenig Licht zu der Fotovervielfacherröhre, so daß die Gesamtstrahlungsmenge noch immer nicht so groß ist, daß eine Beschädigung der Röhre verursacht wird. Das an der Klemme 17 auftretende Ausgangssignal der Fotovervielf acherröhre bewirkt, daß der Servoantrieb 19 den Dichtekeil rasch in eine Gleichgewichtsstellung bringt, das heißt (für eine in der Filmprüfeinheit 32 befindliche Probe niedriger Dichte) einen Teil des Dichtekeiles in die Strecke einschwenkt, der hohe Dichte aufweist. Wenn der Servoantrieb die Nullstellung erreicht, trifft auf die Stirnfläche 15 der Fotovervielf acherröhre nur eine schwache Strahlung, so daß die Fotovervielfacherröhre in dem Bereich höchster Empfindlichkeit arbeitet. Da das Filter 24 ein Festfilter ist, können die das Arbeiten der Fotovervielfacherröhre 16 bestimmenden Parameter so eingestellt werden, daß die Röhre für die von dem Filter 24 durchgelassene Strahlung am empfindlichsten ist. Das Filter 24 ist vorzugsweise ein Filter mit einem Dichtewert von oder nahezu von 4,0 auf der Standard-Dichteskala.

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Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Strahlungsquelle 10 liefert u/iederum einen Strahl 11, der mittels einer von einem Motor 43 angetriebenen Blende 42 zu Impulsen zerhackt uiird. Die Blende bewirkt eine Aufspaltung des Strahles 11 auf die Strecken 41 und 45. Der zu prüfende Film 47, der, tuie schematisch angedeutet, von einer Abuiickelspule 48 zu einer Aufiuickelspule 49 läuft, befindet sich in der Strecke 41. Ein verstellbarer Dichtekeil, beispielsweise ein kreisförmiger Dichtekeil 50, ist in die Strecke 45 eingefügt. Der Dichtekeil 50 tuird mittels eines Servoantriebes 51 angetrieben.

Aus den beiden Strecken 45, 41 stammende Strahlung tuird der Fotovervielfacherröhre 16 zugeführt. Das an der Klemme 17 auftretende Ausgangesignal der Fotovervielfacherröhre 16 wird an den V/erstärker 18 angelegt, um den Servoantrieb 51 auszusteuern.

li/enn die über die Strecke 45 zur Fotovervielf acherröhre 16 gelangende Strahlung gleich der Strahlung ist, die über die Strecke 41 die Röhre erreicht, ist das Ausgangssignal an der Klemme 17 gleich Null und steht der Servoantrieb still. Die Winkelstellung dee verstellbaren Dichtekeiles 50 ist ein (Haß für die Dichte oder Lichtdurchlässigkeit des Filmes 47 und somit ein HiIaQ für die Beschichtungedicke des Filmes. Sind dagegen die Lichteingangssignale der Röhre 16 ungleich, wird der Servoantrieb 41 betätigt, um den kreisförmigen Dichtekeil 50

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zu verstellen, bis wiederum Gleichgewicht hergestellt ist.

Die Regelung 53 ist vorgesehen, um die Fotovervielfacherröhre selbsttätig in ihrem Arbeitsbereich zu halten.

Dadurch, daß das von der Quelle 10 stammende Licht zerhackt wird, ist das an der Klemme 17 auftretende Ausgangssignal der Fotovervielfacherröhre 16 ein Wechselstrom, bis die beiden Strahlen aufeinander abgeglichen sind. Die Phase und Amplitude des Ulechselstromsignales hängen von dem Ausmaß der gegenseitigen Abweichung des Lichtes in Bezugsstrecke und ITIeßstrecke ab. Dadurch, daß an den Servoantrieb ein zweites UJechsalpotential angelegt uiird, wird erreicht, daß der Servoantrieb die verstellbaren Dichtekeile 33 bzw. 50 unmittelbar antreiben kann. Stehen die beiden Strahlen im Gleichgewicht, ist das Ausgangssignal der Fotovervielfacherrphre 16 ein tlcichstrom mit einem Wert, der dem Dunkelstrompegel der Röhre entspricht. Da dann an dem Servoantrieb keine zweite Wechselspannung anliegt, bleibt der Servoantrieb stehen. Servoanordnungen dieser Art sind grundsätzlich bekannt.

Das Ausgangesignal der Prüfvorrichtung ist ein elektrisches Signal, das dem Drehwinkel des verstellbaren Dichtekeiles 33 oder 50 proportional ist und mittels eines Potentiometers erhalten wird, an dem eine feste Spannung anliegt und das mit der UJeIls oder dem Umfang des verstellbaren Dichtekeiles mechanisch gekoppelt ist. Dieses Signal kann ale Eingangssignal

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für ein Meßgerät, einen Schreiber, einen Analog-Digital-Wandler oder ähnliche bekannte Ausleseeinheiten verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

. Vorrichtung zum Prüfen von Filmen und dergleichen mit einer Strahlungsquelle, die einen auf den Film gerichteten Strahl erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlteiler (12) vorgesehen ist, der den Strahl auf zuiei Strecken aufteilt, daß in einer dieser Strecken ein verstellbarer Dichtekeil (33) und der Film sowie in der anderen Strecke ein Filter (24) hoher Dichte angeordnet sind, und daß ein Vergleicher (16) für die über beide Strecken laufenden Strahlungen eouiie eine Stelleinrichtung (19) vorhanden sind, die den Dichtekeil verstellt, bie die über beide Strecken übermittelten Strahlungen gegenseitig abgeglichen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlteiler ein Lichtzerhacker (12) vorgesehen und an den Vergleicher ein Servoantrieb (19) angeschlossen ist, der den Dichtskeil (33) verstellt, bis die Lichtabsorption von Dichtekeil und Film gleich der Lichtabsorption des Filters (24) ist und das Ausgangssignal des Vergleichers im wesentlichen gleich dem Ruheuiert desselben ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtzerhacker eine rotierende Blende (12) ist, die den

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von der Strahlungsquelle erzeugten Lichtstrahl in periodischem Wechselspiel durchläßt und reflektiert.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als VergleiGher eine im Strahlengang beider Strecken liegende Fotovervielfacherröhre (16) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Filtere (24) so bemessen ist, daß die Fotovervielfacherröhre (16) im wesentlichen nur den Dunkelstrom als von der Intensität der Strahlungequelle (10) abhängiges Bezugssignal abgibt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Dichtekeil (33) kreisförmig ausgebildet ist.
7. Vorrichtung zum Prüfen von Filmen und dergleichen mit einer Lichtquelle und einer Fotovervielfacherröhre, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12), die von der Lichtquelle (10) einen ersten Strahl ableitet, in dessen Strahlengang ein Lichtdämpfungsglied (24) hoher Dichte liegt und der auf die Stirnfläche (15) der Fotovervielfacherröhre (16) gerichtet ist, eine Einrichtung (12), die von der Lichtquelle einen zweiten Strahl ableitet,

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in dessen Strahlengang hintereinander ein Glied (33) mit einstellbarer Dichte und der zu prüfende Film liegen und der ebenfalls auf die Stirnfläche der Fotovervielfacherröhre gerichtet ist, sowie durch einen von der Fotovervielfacherröhre gesteuerten Servoantrieb (19), der das Glied mit einstellbarer Dichte verstellt, bis die Lichtdämpfung dieses Gliedes (33) und des Filmes der Dämpfung des Lichtdämpfungsgliedes (24) hoher Dichte entspricht, wobei die Dichte des Lichtdämpfungsgliedes (24) so bemessen ist, daß die Fotovervielfacherröhre nach Herbeiführung des Abgleichee nahe dem Dunkeletrompegel arbeitet.

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