DE2008826A1

DE2008826A1 - Differential densitometer

Info

Publication number: DE2008826A1
Application number: DE19702008826
Authority: DE
Inventors: Tino Dr. Buchs Celio (Schweiz)
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1970-02-25
Publication date: 1970-09-10
Also published as: GB1298517A; CH503981A; FR2033054A5

Description

DR BEiRG DlPL-IΝ®. STAPFDR BEiRG DlPL-IΝ®. STAPF

ΡΑΤέΓ·:~» ANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2, HILBLESTRASSE SO ι* λ Λ ft O «* © ΡΑΤέΓ ·: ~ »ANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2, HILBLESTRASSE SO ι * λ Λ ft O« * ©

2 U U 8 σ Ζ ο2 U U 8 σ Ζ ο

CIBA AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SCHWEIZ)CIBA AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SWITZERLAND)

Anwaltsakte 19 365 München, den 25. Februar 197o Attorney's file 19 365 Munich, February 25, 197o

Case G 302/ECase G 302 / E

DifferentialdensitometerDifferential densitometer

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung kleiner Dichtedifferenzen, mit einer Lichtquelle, von welcher ein Mess-· und ein Referenzlichtstrahlenbündel abgeleitet und abwechselnd auf einen. Photodetektor geführt sind, dessen elektrischer Ausgang an ein logarithmisches Element angeschlossen ist,' wobei die an diesem logarithmischen Element auftreteneP^Spannungabfäl-le, welche im folgenden als logarithmische Photospannungen bezeichnet werden, an ein die Diehtedifferenzen anzeigendes Messgerät angeschlossen sind.The invention relates to a device for measuring small density differences, with a light source from which a measurement and a reference light beam are derived and alternately on one. Photodetector are led, its electrical output is connected to a logarithmic element, 'with the on this logarithmic element occurring P ^ voltage drops, which are hereinafter referred to as logarithmic Photo voltages are referred to, are connected to a measuring device that shows the differences in density.

009837/1513009837/1513

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art, bei welchen bei Messungen an bezüglich ihrer Dichte stark verschiedenen Objekten verschieden grosse Photoströme entstehen, wodurch das logarithmische Element in einem relativ grossen BereichIn known devices of this type, in which measurements on their density differ greatly Objects of different sizes develop photocurrents, whereby the logarithmic element in a relatively large area

bei der Ermittlung kleiner Dlchte- when determining small roofs

seiner Kennlinie betrieben wird, hängt/die Messgenauigkeittdiffe-its characteristic is operated, depends / the measurement accuracy difference

I renzen davon ab, dass diese Kennlinie über den grossen Messbereich exakt logarithmisch ist. Es sind auch komplizierte Schaltungen zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des logarithmischen Elements erforderlich. Ausserdem treten insbesondere durch Schwankungen des einfallenden Lichtstromes im Photodetektor Ermüdungserscheinungen auf, welche z.B.I differentiate from the fact that this characteristic curve is exactly logarithmic over the large measuring range. Complicated circuits are also required to compensate for the temperature dependence of the logarithmic element. In addition, due to fluctuations in the incident luminous flux in the photodetector, symptoms of fatigue occur, which eg

*■* ■

durch komplizierte Brückenschaltungen kompensiert werden müssen.have to be compensated by complicated bridge circuits.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und ist gekennzeichnet durch einen Regelkreis, welcher die Helligkeit der Lichtquelle und/oder die Empfindlichkeit bzw. den Verstärkungsfaktor des Photodetektors nach Massgabe der' ^^ logarithmischen Photospannung so steuert, dass der der mittleren Helligkeit des Mess- und Referenzlichtstrahlenbündels entsprechende mittlere Photostrom für alle Messungen zumindest annähernd konstant gehalten wird, sodass der Arbeitspunkt des logarithmischen Elements stets innerhalb eines bestimmten Bereichs der Kennlinie liegt.The invention avoids these disadvantages and is characterized by a control loop which controls the brightness the light source and / or the sensitivity or the Gain factor of the photodetector according to the '^^ logarithmic photovoltage controls so that the Average photocurrent corresponding to the average brightness of the measurement and reference light beam for all measurements is kept at least approximately constant, so that the operating point of the logarithmic element is always within a certain range of the characteristic.

Infolge der kombinierten Verwendung des logarithmischen Elements und des Regelkreises ergibt sich eine System-The combined use of the logarithmic element and the control loop results in a system

009137/1513009137/1513

Redundanz, wodurch die Messgenauigkeit erhöht und gleichzeitig die Störungsanfälligkeit vermindert wird. Die Erfindung vermeidet auch die Nachteile bekannter Vorrich-Redundancy, which increases the measurement accuracy and at the same time reduces the susceptibility to faults. The invention also avoids the disadvantages of known devices

mlt Regelkreis
tungen⁷, die kein logarithmisches Element verwenden und bei denen der im Photodet'ektor entstehende Photostrom über einen Verstärker direkt zu einem Anzeigeinstrument geleitet wird. mlt control loop
lines ⁷ that do not use a logarithmic element and in which the photocurrent generated in the photodetector is conducted directly to a display instrument via an amplifier.

Mit diesen Vorrichtungen können Dichtedifferenzen nur soWith these devices, density differences are the only way

mittleren genau gemessen werden, wie es gelingt, den/Photostrom konstant zu halten. Wird beispielsweise der Photostrom auf konstant gehalten, dann ergibt sich für die gemessene Dichtedifferenz zwangsweise ebenfalls eine Genauigkeit von 10$. Eine geforderte hohe Genauigkeit der Dichtedifferenzmessung stellt also an die Schaltung zur Regelung des Photostroms hohe Ansprüche, wodurch diese Schaltung kostspielig und aufwendig wird.mean exactly how it manages to keep the / photocurrent constant to keep. If, for example, the photocurrent is kept constant, then the measured density difference results necessarily also an accuracy of $ 10. A required high accuracy of the density difference measurement therefore places high demands on the circuit for regulating the photocurrent, which makes this circuit expensive and becomes expensive.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigen: Piß. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels, An AusfUhrungsbeispiel the invention is in the following explained in more detail with reference to the drawings; show it: piss. 1 shows a block diagram of the exemplary embodiment,

Fig. 2a bis 2f Impulsdiagramme zur Punktionserläuterung,
Fig. 3 eine Detailvariante des Ausführunesbei-2a to 2f pulse diagrams for explaining the puncture,
3 shows a detailed variant of the embodiment

.spiels, ebenfalls im Blockschaltbild, Fig. h bis 6 Anwendungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. .spiels, also in the block diagram, Fig. h to 6 application examples of the subject of the invention.

BAD 009837/1513 BATH 009837/1513

Gemäss Fig. 1 werden von einer Lichtquelle 1 zwei Strahlenbündel 12 und 1) abgeleitet, die beide nach Passieren eines Polarisationsfilters 14 abwechselnd von einem rotierenden optischen Zerhacker 2 abgedeckt und auf ein Messobjekt 5, bzw. auf ein Referenzobjekt 4 geworfen werden. Die von den Objekten 5 und 4 reflektierten Lichtstrahlenbündel, die im folgenden sinngemäss als Messlichtstrahlenbündel 12' bzw. als ReferenlichtstrahlenbUndel 15' bezeichnet sind, werden nacheinander unter Zwischenschaltung eines Polarisationsfilters 15, das zur Beseitigung der Oberflächenreflexion der beiden Objekte 3 und 4 dient, und einer Parbfilterscheibe 5 auf einen Photodetektor 6 geführt. Die vom Photodetektor 6 erzeugten Photoströme I _D, bzw. I _M werden,in einAccording to FIG. 1, two beams 12 and 1) are derived from a light source 1, both of which are alternately covered by a rotating optical chopper 2 after passing through a polarization filter 14 and thrown onto a measurement object 5 or a reference object 4. The light beam bundles reflected by the objects 5 and 4, which are referred to in the following as measuring light beam bundles 12 'or as reference light beam bundles 15', are successively interposed with a polarization filter 15, which serves to eliminate the surface reflection of the two objects 3 and 4, and a Parb filter disk 5 guided onto a photodetector 6. _{The photocurrents I D} and I _M generated by the photodetector 6 are in a

pn pw logarithmisches Element 7* beispielsweise eine Logarithmier-pn pw logarithmic element 7 * e.g. a logarithmic

diode, eingespeist, welche die Ströme I _D bzw. I „ indiode, fed in, which the currents I _D and I "in

pn pnpn pn

entsprechende logarithmische Spannungen U _D bzw; U _M um-corresponding logarithmic voltages U _D or; U _M um-

pn pnpn pn

wandelt. Die logarithmischen Spannungen U _R und U « werden In einem Verstärker 8 verstärkt und nach Passieren einertransforms. The logarithmic voltages U _R and U «are amplified in an amplifier 8 and after passing a

an
Addierstufe 22 einörseits/einen Servoverstärker 9 und anderan at
Adding stage 22 on the one hand / a servo amplifier 9 and on the other

seits/einen Umpoler 10 gelegt. Diese verstärkten logarithmischen Photospannungen, die sich von den im logarithmischen Element 7 erzeugten logarithmischen Photospannungen nur durch einen Proportionalitätsfaktor unterscheiden, werden im folgenden ebenfalls als logarithmische Photospannungen U _R und U_n bezeichnet. Der Servoverstärker 9 ist weiter mit einem Regelspannungsdetektor 20 verbunden, an welchen einon the side / a pole reverser 10 is placed. These amplified logarithmic photo voltages, which differ from the logarithmic photo voltages generated in the logarithmic element 7 only by a proportionality factor, are also referred to below as logarithmic photo voltages U _R and U _n . The servo amplifier 9 is further connected to a control voltage detector 20 to which a

009837/1513009837/1513

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

das Farbfilterrad 5 antreibender Motor 21 angeschlossen ist. An die beiden Ausgängen des von einem Antriebsmotor 16 synchron mit dem optischen Zerhacker 2 angetriebenen Umpolers 10 ist das Anzeigeinstrument 11 angeschlossen, in welchem durch die Wirkung des Umpolers 10 die Differenzenthe motor 21 driving the color filter wheel 5 is connected. At the two outputs of the polarizer driven by a drive motor 16 synchronously with the optical chopper 2 10, the display instrument 11 is connected, in which by the action of the pole reverser 10 the differences

zwischen jeweils zusammengehörigen Paaren der logarithmischen Photospannungen U „ undU.. angezeigt werden. An denbetween pairs of logarithmic photovoltages U "and U .." which belong together in each case. To the

pn pi^vipn pi ^v i

zweiten Eingang der Addierstufe 22 ist unter Zwischenschaltung einer von einem Taktgeber 17 synchron mit dem Umpoler 10 W gesteuerten Torschaltung 18 ein Korrekturwertgeber 19 angeschlossen. A correction value generator 19 is connected to the second input of the adder 22 with the interposition of a gate circuit 18 controlled by a clock 17 synchronously with the polarity reverser 10 W.

Die Punktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Das vom Referenzobjekt h reflektierte Licht bewirkt am Eingang des Verstärkers 8 eine logarithmische % Photospannung U ~ (Referenzspannung), anschliessend be-The method of puncturing the device described is as follows: The light reflected by the reference object h causes a logarithmic% photovoltage U ~ (reference voltage) at the input of the amplifier 8, then

pRpR

wirkt das vom Messobjekt 5 reflektierte Licht ebenfalls am Eingang von Verstärker 8 eine logarithmische Photospannung U _M (Messspannung). Diese Spannungen werden vom Verstärker 8 verstärkt, sodass an seinem Ausgang nacheinander den logarithmischen Photospannungen U _R und U „ proportionale Spannungen entstehen. Diese verstärkten Spannungen werden an die Addierstufe 22 gelegt, in welcher zur Referenzspannung U „ eine im Korrekturwertgeber 19 einstellbare Korrekturspannung \J_V addiert werden kann. Dies erweist sich dann als notwendig, wenn beispielsweise Abweichungen vomIf the light reflected by the measurement object 5 also has a logarithmic photovoltage U _M (measurement voltage) at the input of amplifier 8. These voltages are amplified by the amplifier 8, so that _{voltages proportional to the logarithmic photo voltages U R} and U "arise at its output one after the other. These amplified voltages are applied to the adding stage 22, in which a correction voltage \ J _V which can be set in the correction value transmitter 19 can be added to the reference voltage U ". This proves to be necessary if, for example, there are deviations from the

009837/1513009837/1513

Referenzwert des Referenzobjektes 4 und damit von der Referenzspannung U „ verlangt werden. Damit die Korrektur-Reference value of the reference object 4 and thus of the reference voltage U "are required. So that the correction

pRpR

spannung U₁, nicht auch zur Messspannung U _M addiert wird,voltage U ₁ , is not also added to the measurement voltage U _M ,

Λ pi*lΛ pi * l

wird die Torschaltung 18, gesteuert durch den Taktdetektor 17j nur während derjenigen Zeitintervalle geöffnet, in denen das Referenzobjekt 4 beleuchtet ist, d.h. wenn an der Addierstufe 22 die Referenzspannung U „ liegt. Selbstverständlichthe gate circuit 18, controlled by the clock detector 17j, is only opened during those time intervals in which the reference object 4 is illuminated, i.e. when the reference voltage U "is applied to the adder 22. Of course

pHpH

könnte ebenso nur der Messspannung U „ eine Korrekturspannungcould just as well only the measurement voltage U "a correction voltage

pMpM

U„ beigefügt werden. Die Spannungen U_n + U₁,, bzw. U _M werden λ. ρκ i\ pnU "are attached. The voltages U _n + U ₁ ,, and U _M are λ. ρκ i \ pn

denthe

naih der Addierstufe 22 einerseits an/Umpoler 10 und ander-naih the adder 22 on the one hand to / pole reverser 10 and on the other

den
seits an/ Servoverstärker 9 gelegt. Der synchron mit demthe
side to / servo amplifier 9 placed. The synchronous with the

optischen Zerhacker 2 angetriebene Umpoler 10 legt zuerst die Summe der beiden Spannungen U „ + U₁, an das Anzeigein-optical chopper 2 driven polarity reverser 10 first applies the sum of the two voltages U "+ U ₁ , to the display input

Pn λ.Pn λ.

strument 11 (wie in Fig. 1 dargestellt), polt durch Drehen um I80 um und legt die Spannung U ,. in entgegenge-instrument 11 (as shown in Fig. 1), poles through Turn around I80 and apply the voltage U,. in the opposite

pMpM

setzter Polarität zum ersten Spannungssignal U _o + U₁, an dasset polarity to the first voltage signal U _o + U ₁ , to the

pn λpn λ

Anzeigeinstrument 11 , welches infolge seiner Zeitkonstante die Differenz dieser beiden Spannungssignale U ρ + U_v - U direkt anzeigt.· Da der im Photodetektor 6Display instrument 11 which, due to its time constant, shows the difference between these two voltage signals U ρ + U _v - U directly

^{pK Λ} ^m bzw. der Remission ^{pK Λ} ^m or the remission

entstehende Photostrom I _n, bzw. I „ der Transmission/desresulting photocurrent I _n , or I "of the transmission / des

pn pMpn pM

Referenz-, bzw. des Messobjektes direkt proportional ist und im logarithmischen Element ¹J in logarithmische Photospannungen U _n, bzw. U _M umgewandelt wird, welche dem Logarithmus desThe reference or the measurement object is directly proportional and is converted in the logarithmic element ¹ J into logarithmic photo voltages U _n or U _M , which correspond to the logarithm of the

P" P" bzw. der RemissionP "P" or the remission

Photostroms und damit der Transmission/des «eferenz-, bzw. Messobjektes direkt proportional sind und da bekanntlich derPhotocurrent and thus the transmission / the "reference or Measurement object are directly proportional and there is known to be the

009837/1513009837/1513

Dichtewert einer Vorlage gleich ist dem Zehnerlogarithmus des reziproken Wertes seiner Transmission oder Remission,' entspricht die im Anzeigeinstrument 11 angezeigte SpannungThe density value of an original is equal to the logarithm of the reciprocal value of its transmission or remission, ' corresponds to the voltage displayed in the display instrument 11

U „ + U-, - ü „ der Differenz der Dichten von Referenz- und pn K pnU "+ U-, - ü" the difference in the densities of reference and pn K pn

Messobjekt. An den Eingang des Servoverstärkers 9 gelangen in zeitlichen Abständen die beiden Spannungssignale U „ + U„Measurement object. The two voltage signals U "+ U" arrive at the input of the servo amplifier 9 at time intervals.

pix ft. pix ft.

und U „. Die Zeitkonstante des Servoverstärkers 9 ist nun pMand U ". The time constant of the servo amplifier 9 is now pM

so gewählt, dass sie grosser ist als die Periodendauer der Zerhackerfrequenz des optischen Zerhackers 2, sodass am Aus- M gang des Servoverstärkers eine Spannung entsteht, die der Summe der beiden Signale U _ + U₁, + U _M proportional, ist.chosen so that it is greater than the period of the chopper frequency of the optical chopper 2, so that a voltage is produced at the output M of the servo amplifier which is proportional to the sum of the two signals U _ + U ₁ , + U _M.

ptl λ pnptl λ pn

Diese verschiedenen Signale sind unter Weglassung der Proportionalitätsfaktoren in den Impuls-Zeit-Diagrammen der Pig. 2a bis 2f dargestellt: Fig. 2a zeigt die Spannungsimpulse am Ausgang von Verstärker 8, Fig. 2b die Spannungs-Impulse am Ausgang von Torschaltung 18, Fig. 2c die Spannungs-Impulse an den Ausgängen von Addierstufe 22, Fig. 2d die Spannungsimpulse am Ausgang von Verstärker 9, Fig. 2e die φ Spannungsimpulse am Eingang von Anzeigeinstrument 11 und Fig. 2f zeigt die vom Anzeigeinstrutnent Il angezeigten Spannungen, Polung und Verstärkung des Servoverstärkers 9 werden so gewählt, dass in dem Kreis: Lichtquelle 1 - Photodetektor 6 - logarithmisches Element 7 - Verstärker 8 Addierstufe 22 - Servoverstärker 9 eine Regelung von der Art auftritt, dass durch Steuerung der Helligkeit der Lichtquelle 1 der vom Photodetektor 6 erzeugte mittlere Photo-These different signals are omitting the proportionality factors in the pulse-time diagrams of the Pig. 2a to 2f: Fig. 2a shows the voltage pulses the voltage pulses at the output of amplifier 8, FIG. 2b at the output of gate circuit 18, FIG. 2c, the voltage pulses at the outputs of adder 22, FIG. 2d Voltage pulses at the output of amplifier 9, Fig. 2e, the φ voltage pulses at the input of display instrument 11 and Fig. 2f shows the displayed by the display instrument II The voltages, polarity and amplification of the servo amplifier 9 are selected so that in the circle: light source 1 - photodetector 6 - logarithmic element 7 - amplifier 8 adder 22 - servo amplifier 9 a control of the Type occurs that by controlling the brightness of the light source 1, the average photo generated by the photodetector 6

009837/1513009837/1513

strom ' —^- zumindest angenähert konstant gehalten wird. Dadurch liegt der Arbeitspunkt des logarithmischen . Elements immer annäherend auf derselben Stelle der Kennlinie und es ist auch die mittlere logarithmische Photospannung —2—^—Ε— annäherend konstant.current '- ^ - is kept at least approximately constant. This is the operating point of the logarithmic. Elements always approximately at the same point on the characteristic curve and the mean logarithmic photovoltage —2 - ^ - Ε— is also approximately constant.

Der Regelkreis kann auch derart ausgeführt sein, dass der Servoverstärker 9 anstelle, der Helligkeit der Lichtquelle 1 die Verstärkung des Photodetektors 6 regelt. Dies hat den Vorteil einer viel schnelleren Regelung, jedoch den Nachteil, dass die auf den Photodetektor 6 auftreffende Lichtmengen nicht konstant sind.The control loop can also be designed in such a way that the servo amplifier 9 controls the gain of the photodetector 6 instead of the brightness of the light source 1. This has the advantage of a much faster regulation, but the disadvantage that the quantities of light striking the photodetector 6 are not constant.

Bei der Ausmessung farbiger Vorlagen ist dem Photodetektor 6 ein geeignetes Farbfilter vorzuschalten. In der Praxis ist das geeignete Farbfilter dasjenige Filter, für welches bei gleicher Helligkeit der Lichtquelle 1 die logarithmischen Photospannungen U _ und U -^ öinen Maximalwert haben. Wenn die logarithmischen Photospannungen einen Maximalwert haben, dann hat auch die am Ausgang des VerstärkersWhen measuring colored originals, a suitable color filter must be connected upstream of the photodetector 6. In practice , the suitable color filter is that filter for which the logarithmic photo voltages U _ and U - ^ have a maximum value given the same brightness of the light source 1. If the logarithmic photo voltages have a maximum value, then also has that at the output of the amplifier

U + U + U _M U + U + U _M

9 auftretende Regelspannung —^ ^ *-— einen Maximalwert. Dieser Umstand kann zur automatischen Wahl des geeigneten Farbfilters benützt werden. Zu diesem Zweck sind auf dem Filterrad 5 (Fig. l) Farbfilter angebracht, die zur Ermittlung des geeigneten Filters durch Drehen des Filterrades 5 nacheinander in den Strahlengang gebracht werden. Das Filterrad 5 wird von einem Motor 21 angetrieben, welcher9 occurring control voltage - ^ ^ * - a maximum value. This fact can be used for the automatic selection of the suitable color filter. For this purpose are on the filter wheel 5 (Fig. L) attached to the color filter Determination of the suitable filter can be brought into the beam path one after the other by turning the filter wheel 5. The filter wheel 5 is driven by a motor 21, which

009837/1513009837/1513

ORIGINAL INSPECT!»ORIGINAL INSPECT! »

durch den mit dem Servoverstärker 9 verbundenen Regelspannungsdetektor 20 gesteuert wird. Während der Umdrehung des Filterrades 5 registriert der Regelspannungsdetektor 20, " bei welchem Filter die maximale Regelspannung auftritt. Die-• ses Filter wird nach Beendigung der Umdrehung des Filterrades durch den Regelspannungsdetektor 20.über den Motor 21 automatisch in den Strahlengang gedreht.by the control voltage detector connected to the servo amplifier 9 20 is controlled. During the rotation of the filter wheel 5, the control voltage detector 20 registers "at which filter the maximum control voltage occurs. The- • This filter is automatically activated by the control voltage detector 20 via the motor 21 after the rotation of the filter wheel has ended rotated into the beam path.

Fig. 3 zeigt eine Variante zur letztgenannten Messanordnung: Zwischen Umpoler 10 und Anzeigeinstrument 11 sind ein Verteiler 25, ein Speicher 23 und eine Torschaltung 24 angeordnet. Die Torschaltung 24' ist mit dem Ausgang des Regelspannungsdetektors 20 verbunden. Der Antriebsmotor 21 der Filterscheibe 5 wird nicht wie in Fig. 1 vom Regelspannungsdetektor 20 gesteuert, sondern läuft synchron mit dem Verteiler 25. Zur Ermittlung des geeigneten Farbfilters werden wieder durch Drehen des Filterrades alle η Filter nacheinander in den Strahlengang gebracht. Gleichzeitig mit dieser Umdrehung wird für jedes Filter, welches gerade im Strahlengang liegt, die Differenz zwischen Referenz- und3 shows a variant of the last-mentioned measuring arrangement: between pole reversal 10 and display instrument 11 a distributor 25, a memory 23 and a gate circuit 24 are arranged. The gate circuit 24 'is with the output of the control voltage detector 20 is connected. The drive motor 21 of the filter disk 5 is not, as in FIG. 1, from the control voltage detector 20 controlled, but runs synchronously with the distributor 25. To determine the appropriate color filter all η filters are brought into the beam path one after the other by turning the filter wheel. Simultaneously with this rotation, the difference between reference and

an
. Messspannung vom Umpoler 10/den Verteiler 25 gelegt, welcher diese Spannungsdifferenzen in η verschiedene Kanäle des Speichers 23 eingespejsb wo sie gespeichert werden. Derat
. Measurement voltage placed by the polarity reverser 10 / the distributor 25, which feeds these voltage differences into η different channels of the memory 23 where they are stored. Of the

Ί Regelspannungsdetektor 20 registriert wiederum, bei welchemΊ Control voltage detector 20 registers in turn which

) Filter die maximale Regelspannung auftritt und schaltet nach Beendigung der Umdrehung des Filterrades über die) The maximum control voltage occurs in the filter and switches via the filter wheel after the rotation of the filter wheel has ended

8Öiii¥/1S138Öiii ¥ / 1S13

- ιυ -- ιυ -

Torschaltung 24 die dem Filter mit der maximalen Regelspannung entsprechende Differenz zwischen Referenz- und Messspannung vom Speicher 23 an das Anzeigeinstrument 11 durch. Da die den η verschiedenen Filtern entsprechenden η Spannungsdifferenzwerte am Ausgang des Speichers 23 simultan zur Verfügung .stehen, kaiTn diese Anordnung auch als Mehrkanalmessgerät verwendet werden, wo die η verschiedenen Spannungsdifferenzwerte gleichzeitig mit η Anzeigeinstrumenten angezeigt werden.Gate circuit 24 shows the difference between the reference voltage and the measurement voltage corresponding to the filter with the maximum control voltage from memory 23 to display instrument 11. Since the η voltage difference values corresponding to the η different filters are simultaneously available at the output of the memory 23, this arrangement can also be used as a multi-channel measuring device can be used where the η different voltage difference values are displayed simultaneously with η display instruments will.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen Anwendungsbeispiele der Erfindung.FIGS. 4, 5 and 6 show application examples the invention.

Beim Anwendungsbeispiel nach Fig. 4 dient das Densitometer zur Durchführung von Farbmessungen an einem kontinuierlich bewegten Messgut J>, beispielsweise an einer Papierbahn oder an einem Fliesen-Fliessband. Der einzuhaltende Standardwert 4 wird unter das ReferenzlichtstrahlenbUndel 13*gelegt und das Differentialdensitometer D besorgt den Vergleich mit dem vorbeilaufenden Messgut 3· Werden bestimmte Toleranzen überschritten, dann können anhand des erzeugten Signals z.B. Weichen gestellt oder am Messgut 3 Ausschussmarken angebracht werden. Wenn Korrekturen des Standardwertes 4, ohne einen Austausch desselben vornehmen zu müssen erwünscht sind, dann können diese mit Hilfe der Korrekturschaltung 19 (Fig. 1) vorgenommen werden. jIn the application example according to FIG. 4, the densitometer is used to carry out color measurements on a continuously moving material J>, for example on a paper web or on a tile conveyor belt. The standard value 4 to be complied with is placed under the bundle of reference light rays 13 * and the differential densitometer D takes care of the comparison with the measured material 3 passing by.If certain tolerances are exceeded, switches can be set using the generated signal or 3 reject marks can be attached to the measured material. If corrections of the standard value 4 are desired without having to undertake an exchange of the same, then these can be undertaken with the aid of the correction circuit 19 (FIG. 1). j

Beim Anwendungsbeispiel in Fig. 5 ändert sich \ j. sowohl das Referenzobjekt 4 wie auch das Nessobjekt 3 ständig 'In the application example in FIG. 5, \ j changes. both the reference object 4 and the ness object 3 constantly '

009I37/1S13009I37 / 1S13

ORIGINAL INSPECTSDORIGINAL INSPECTSD

im gleichen Takt, wie es z.B. bei der Kontrolle von Farbskalen im Offset-Druck der Fall ist. Am Rand des zu über-· Wachenden Bogens sind Kontrollfelder a, b> c, d, e angebracht, welche man unter das Messlichtstrahlenbündel 12' legt, während unter dem Referenzlichtstrahlenbündel 15' die gleiche, als Standard dienende Skala liegt. Bewegt sich der Messtisch 26, dann fahren die Mess- und Referenzobjekte > und 4 an den entsprechenden Strahlenbündeln 12'und 13' vorbei, wobei das Densitometer D eventuell vorhandene Dichtedifferenzen sukzessive anzeigt.^ Auch hier kann eine Eingabe von Korrekturwerten (U_K) in der oben beschriebenen Weise vorgenommen werden.in the same cycle as is the case, for example, when checking color scales in offset printing. At the edge of the sheet to be monitored there are control fields a, b> c, d, e which are placed under the measuring light beam 12 ', while under the reference light beam 15' there is the same standard scale. If the measuring table 26 moves, the measuring and reference objects> and 4 move past the corresponding bundles of rays 12 'and 13', with the densitometer D successively displaying any density differences that may be present. ^ Here, too, correction values (U _K ) can be entered in can be made in the manner described above.

Beim Anwendungsbeispiel in Fig. 6, bei dem sich ebenfalls Mess-und Referenzobjekt im gleichen Takt ändern, sind die Mess- und Referenzobjekte 3 und 4 nicht auf einem gemeinsamen Tisch angebracht, sondern auf Zylindern 28 und 27, wie es z.B. beim Rotationsdruck der Fall ist. Die bedruckte Papierbahn 32 wird um den Zylinder 28 gelegt und mit dem MessstrahlenbUndel .12' ausgemessen. Gleichzeitig ist das Standardmuster 4 auf einem synchron mit dem Zylinder 28 rotierenden Zylinder 27 aufgespannt. Der Zylinder 27 kann sowohl ein Teil von Zylinder 28 als auch von diesem räumlich getrennt sein. Die Standardwerte 4 werden zyklisch wiederholt, im gleichen Takt, in dem die Farbbalken 3 über den Zylinder 28 laufen. Zur Eingabe von Korrekturwerten wird mit einem Detektor 29 die Lage der verschiedenen Sta-n-In the application example in Fig. 6, in which the measuring and reference objects also change in the same cycle, the measurement and reference objects 3 and 4 are not mounted on a common table, but on cylinders 28 and 27, as is the case with rotary printing, for example. The printed paper web 32 is placed around the cylinder 28 and with the Measuring beam bundle .12 '. At the same time, the standard pattern 4 is synchronized with the cylinder 28 rotating cylinder 27 clamped. The cylinder 27 can be a part of the cylinder 28 as well as a part of it spatially be separated. The standard values 4 are repeated cyclically, in the same cycle as the color bars 3 over run the cylinder 28. To input correction values, a detector 29 is used to determine the position of the various status

009837/1S13009837 / 1S13

20088282008828

dardmuster a , b , c , d . e_n ermittelt und so an einedard pattern a, b, c, d. e _n determined and so to a

O O O O O iO O O O O i

Torschaltung 51 weitergegeben, dass diese im richtigen Tak't ': _t * jeweils die im Speicher 50 in Form von elektrischen SpannungenGate circuit 51 passed on that this is in the correct Tak't ': _t * each in the memory 50 in the form of electrical voltages

U ... U gespeicherten Korrekturwerte an die Torschaltung ^ao ^eo 'U ... U saved correction values to the gate circuit ^a o ^e o '

18 (Fig. 1) des Differentialdensitometers D legt. Die Korrekturschaltung 19 (Pig· 1) wird dabei überflüssig, da die beschriebene Schaltung seine Funktion übernimmt. Soll die Korrektur nicht für einzelne Grundfarben erfolgen, sondern in Richtung einer allgemeinen Erhöhung der gedruckten Farbmenge oder einer Farbtonänderung wirken, so kann man vorteilhaft aus der Fernseh- und Scannertechnik bekannte . , Schaltungen verwenden.18 (Fig. 1) of the differential densitometer D sets. the Correction circuit 19 (Pig · 1) is superfluous because the circuit described takes over its function. Intended to the correction does not take place for individual basic colors, but rather work in the direction of a general increase in the amount of ink printed or a change in color tone, so one can advantageously known from television and scanner technology. , Use circuits.

In all diesen Anwendungsbeispielen zeichnet sich die Erfindung durch hohe Flexibilität beim Wechsel des Referenzobjektes, durch die Möglichkeit, gezielte Korrekturen vornehmen zu können und durch einen hohen Grad von_% Automation aus. "In all of these application examples, the invention is characterized by high flexibility when changing the reference object, by the possibility of being able to make targeted corrections and by a high degree of _% automation. "

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, liegen die Vorteile der Erfindung vor allen in der durch die gleichzeitige Verwendung von logarithmischem Element und Regelkreis erzielten System-Redundanz. Verwendet man nur ein logarithmisches Element ohne Regelung der Lichtquelle oder des Photodetektors, somit ohne Konstanthalten des Photostroms, so muss die Kennlinie des logarithmischen Elements über einen grossen Bereich exakt logarithmisch sein, und Temperatur-As already mentioned in the introduction, the advantages of the invention are primarily due to the simultaneous System redundancy achieved using logarithmic element and control loop. If you only use one logarithmic element without control of the light source or the photodetector, thus without keeping the photocurrent constant, the characteristic curve of the logarithmic element must be exactly logarithmic over a large area, and temperature

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, Schwankungen müssen ausgeschaltet, bzw. kompensiert werden., Fluctuations must be eliminated or compensated.

sondern nur einen Regelkreis ; Verwendet man anderseits kein logarithmisches Element/ und but only one control loop ; On the other hand, if you do not use a logarithmic element / and

verbindet den Photodetektor über einen Verstärker direktconnects the photodetector directly via an amplifier

mit dem Anzeigeinstrument, so tritt das Problem der Konstantmittleren haltung des Photostroms auf. Jede Schwankung des/PhotoStroms bedingt eine gleich grosse relative Schwankung des Messergebnisses. Bei der Erfindung braucht hingegen der Photostrom ", · nicht genau konstant zuwith the indicating instrument, the problem of constant mean occurs keeping the photocurrent on. Any fluctuation in the / PhotoStroms causes an equally large relative fluctuation in the measurement result. In contrast, the invention requires the photocurrent ", · Not exactly constant too

sein, weil das loarithmische Element durch die Regelung annähernd immer im gleichen Punkt because the loarithmic element is almost always at the same point due to the regulation

/eines exakt logarithmischen Bereiches seiner Kennlinie betrieben wird. In einem solchen Bereich gilt bekanntlich, dass/ an exactly logarithmic range of its characteristic is operated. In such an area it is known that

"* sich der Widerstand des logarithmischen Elements umgekehrt proportional zum Strom ändert, wodurch die logarithmische Photospannung als Produkt von Stromstärke und Widerstand konstant bleibt. Da durch den Regelvorgang nicht nur der mittlere Photostrom —^p-—5—2»-, sondern auch die mittlere"* The resistance of the logarithmic element varies inversely proportional to the current, whereby the logarithmic photovoltage as the product of current and resistance remains constant by the control process not only the mean photocurrent Da -. ^P --5-2" - but also the average

^Λ U + U logarithmische Photospannung —-—g—^- annähernd konstant gehalten wird, fallen Instabilitäten des Photodetektors infolge Temperaturschwankungen automatisch heraus.' Temperatursohwankungeri im logarithmischen Element werden ebenfalls durch den Regelkreis kompensiert. Weiters braucht der Ver-' stärker 8 schaltungstechnisch nur einfach aufgebaut zu sein, /da er nur für einen.kleinen Arbeitsbereich dimensioniert muss« ^Λ U + U logarithmic photovoltage - - —g— ^ - is kept almost constant, instabilities of the photodetector due to temperature fluctuations fall out automatically. ' Temperature fluctuations in the logarithmic element are also compensated by the control loop. Furthermore, the amplifier 8 only needs to be constructed in a simple manner in terms of circuitry / since it only has to be dimensioned for a small working area «

BADBATH

Claims

Device for measuring small density differences, with a light source from which a measuring and a reference light beam are derived and alternately guided to a photodetector, the electrical output of which is connected to a logarithmic element, the voltage drops occurring at this logarithmic element, which are hereinafter referred to as logarithmic photo voltages are connected to a measuring device indicating the density differences, characterized by a control circuit which controls the brightness of the light source (l) and / or the sensitivity or the gain factor of the photodetector (6) according to the logarithmic photo voltages so that the average photocurrent corresponding to the average brightness of the measuring and reference light beams (12, Ij5) is kept at least approximately constant for all measurements, so that the operating point of the logarithmic element (7) is always within a certain range chs of the characteristic.

2. Device according to claim 1, characterized in that between logarlthtnisohetn element (7) and measuring device (11) is a pole reversal (10) which

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synchronously with an optical chopper (2) covering the measuring or reference light beam. is driven, so that the logarithmic photovoltage of that bundle of rays, which for the same tent on the photodetector (6) and which polarity reverser the logarithmic photovoltages the measuring device sets that of a related pulse pair of logarithmic photovoltages - accordingly Measuring and reference light beams - each one in opposite polarity than the other to the measuring device is switched on, so that this directly the differences in the logarithmic photovoltages and thus the density differences indicates-.

5. Apparatus according to claim 2 _t characterized in that between logarithmic element (7) and polarity inverter (10) an adder (22) is connected, whose second input is connected via a gate circuit (18) with a correction value transmitter (19), in which a correction signal can be set which can be added to one of the two logarithmic photo voltages of a pair of associated pulses via the gate circuit controlled by a clock (17) synchronously with the polarity reverser (10) and the optical chopper (2).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that when measuring colored

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BATH

various color filters attached to a filter wheel (5) were optionally located by a control voltage detector (20) can be switched into the beam path, the control voltage detector during one revolution of the filter wheel, at which all filters are brought into the beam path registers which filter has the maximum control voltage occurs and this filter automatically moves into the beam path after the rotation of the filter wheel has ended.

5. The device according to claim 4, characterized in that the logarithmic photo voltages are connected to a distributor (25) which is driven synchronously with the filter wheel (5) and which, with one rotation of the filter wheel, the difference values belonging to each filter between logarithmic reference and logarithmic measuring voltage into spatially separated channels of a memory (2 ^), from which the control voltage detector (20) switches the maximum control voltage corresponding to the maximum control voltage to the measuring device (11) via a gate circuit (2H) after the rotation of the filter wheel has ended.

6. The device according to claim 5> characterized in that the η filters on the filter wheel (5) assigned η channels of the memory (2J>) are connected to η measuring devices (11), so that after completion of the rotation of the filter wheel, the η Filter corresponding η difference

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Simultaneously display values between logarithmic reference and logarithmic measuring photovoltage.

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