DE2126030A1

DE2126030A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Lichtdurchlässigkeit photographischer Filme

Info

Publication number: DE2126030A1
Application number: DE19712126030
Authority: DE
Inventors: Jan Magnus Kungsbacka Torin (Schweden). P
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1970-06-01
Filing date: 1971-05-26
Publication date: 1972-07-06
Also published as: DE2126030B2; GB1337855A; SE345023B; DE2126030C3

Description

DIPL-ING. HANS W. SCHUNING

PATENTANWALT 20U0 HAMBURG 1

Mönckeborgstraße 31 l«m Riihiuimarkt)

Telefon (0411) 33 80 65

SAAE - SCANIA AB

S 53 188 Linköping / Schweden Anwaltsakte: 2817

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Lichtdurchlän-üigkeit photograph!ßcher Filme ο

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung J.UT· Massung der Lichtdurchlässigkeit photo^raphischei» Films durch deren Abtastung mit einem auf zuvor feet&elegtcat Weg bewegten Lichtfleck und Erfassung dos Intcmsi tiUxvorhUltnisses von einfallandem zu durch-Licht.

Es ist möglich, in verhältnismäßig kleine Flrichenteile eines photographisehen Filmes große Informationsmengen schnell einzubringen und zu speichern. Da Filme große Einßpeichergeschv/indlgkelten ermöglichen und einen sehr stabilen Träger darsteilon, bilden sie ein sehr attraktives GedSc-h-'ünia il\r zahlreiche Anwendungen. Dies gilt vor all^m, wf^nn die Information bereits von Anfang an als sichtbare oder vnßichtbare Strahlung anfällt.

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Das Lesen von auf Film gespeicherten Informationen ist wesentlich schwieriger als das Einspeichern und geschieht in bestimmten Fällen -vorzugsweise manuelle beispielsweise, wenn bestimmte Ereignisse, z.B. Feindtätigkeiten zu erfassen sind. In anderen Fällen ist ein automatisches Lesen möglich und auch notwendig, beispielsweise wenn sehr große Informationsmengen gelesen oder aus einer grossen Anzahl von Einzelfilmbildern bestimmte Kennzeichnungsdaten herausgenommen werden müssen. Dies gilt ζ·Β. für kristallograph!sehe Untersuchungen, bei denen Strahlungsmaxima, sogenannte durch Röntgen-Difraktion erzeugte Reflexe photographisch aufgezeichnet werden. Bei solchen Untersuchungen ergeben sich bereits bei der Untersuchung eines einzigen Kristalle^ sehr viele Einzelfilmbilder, die optisch und mathematisch auszuwerten sind, um über die Struktur des Kristalls Aufschluß zu geben.

Es sind schon viele verschiedene Vorrichtungen zum automatischen Lesen von auf einem Film gespeicherten Informationen bekanntgeworden. Eine Vorrichtung, die vorzugsweise zur automatischen Messung der Lichtdurchlässigkeit von kristallographischen Aufnahmen verwendet wird, ist beschrieben in einer Veröffentlichung der Zeitschrift •Journal ©f Scientic Instruments, Band 43 "A computer controlled film scanner" von Prof. S. Abrahamsson. Beim

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Lesen mit dieser und ähnlichen yortDekannten Vorrichtungen wird ein Signal erzeugt, welches der Schwärzung oder der Lichtdurchlassigkeit des Films in einem Flächenelement entspricht, welches sich auf einem zuvor festgelegten Pfad stetig über den Film bewegt, bis der ganze Film abgetastet worden ist. Die Größe des Flächeneletnentes wird entsprechend der gewünschten Auflösung gewählt. Als Haß für die Lichtdurchlässigkeit verwendet man, wie schon einleitend erwähnt, das Verhältnis von einfallendem Licht zu dem durch den Film hindurchfallenden Licht. IM möglichst Fehlereinflüsse durch Schwankungen der Lichtintensität auszuschalten, hält man das Licht weitgehendst konstant, so daß man das vorerwähnte Signal als Analogiesignal ansprechen kann.

Bekannterweise benötigt man für Analogverarbeitungen kompliziertere Schaltungen als für die digitale Signalverarbeitung. Auch ist das Störungsrisiko bei Analogverarbeitungen grö0er ale bei digitaler Signalverarbeitung. Da Lesevorrichtungen vorgenannter Art oft mit einem Computer zusammenarbeiten, der die oft sehr

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umfangreichen Infonaationsmengen verarbeitet, ist es aber wünschensv7erter₉ ein der Schwärzung entsprechendes digitales Signal zu erhalten»

In diesem Sinne ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet» daß ein Impulssignal erzeugt und die Intensität des einfallenden Lichtes mit einer Frequenz verändert wird, die einem ganzzahligen Bruchteil der Frequenz des Impulssignales entspricht, und daß die Einzelimpulse des Impulssignales in mit den Intensitätsänderungen in festem zeitlichen Zusammenhang stehenden Intervallen für eine Zeitdauer gezählt werden, die auf Grund der Lichtintensitäten so berechnet wird, daß die Anzahl der gezählten Impulse dem T^ert der Lichtdurchlässigkeit entspricht.

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γ/enn man die Lichtdurchlässigkeit auf diese Vfeise mißt, vxrd das Ergebnis wesentlich verlässlicher und die Messung selbst auch einfacher und billiger al3 es bis- her möglich war.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist»

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schsmatische perspektivische und teilweise aufgebrochene .Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Lichtdurchlässigkeit eines photographischen Filmes,

Fig. 2 ein Rechteck-Diagramm zur Erläuterung der Signalverarbeitung bei der Messung während der Filmabtastung nach dem erfindungsgemäßen 7erfahrenj

Fig. 3 ein Rechteck-Diagramm des in Fig. 2 dargestellten Verhältnisrechners und

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Fig« 4 Diagramme der zeitlichen Signaländerung an verschiedenen Punkten der Rechteck-Diagramme der Fig. 2 und 3.

Ot)wohl dl® Erfindung nachfolgend Ia Verbindung mit einer Filmabtastvorrichtung beschrieben wird_p sei gleich ©inleitend darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Anwendung beschrankt ist. Vielmehr Ist die erfindungsgeraäße Messung der Lichttransmission vielfältig, beispielsweise zur Errechnung des Anteils nichtlichtdurchlässiger Fartikel lsi eines "Gas oder einer Flüssigkeit anwendbar«

Fig. 1 zeigt eine Filmabtastvorrichtung 1, die aus einem mechanischen Garätetell P,₉ einem elektronischen Geräteteil 3 und einer optischen Anordnung besteht. Der mechanische Teil 2 dient zum Transport eines Filmes 4, der auf einem zuvor festgelegten VTeg zu transportieren und während dieser Bewegung mit der optischen Einrichtung abzutasten ist, um dann mit dem Computer 5 des elektronischen Geräteteilos die Lichtdurchlässigkeit zu berechnen Die mechanischen und optischen Geräteteile befinden sich In dem Gehäuse 6.

Zum mechanischen Geräteteil 2 gehört ein im wesentlichen

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zylindrischen Filmhalter 7_t der an seinem einen Ende ein Zahnrad θ trägt. Das Zahnrad 8 ist drehbar auf eine Hohlwelle 9 aufgeschraubt, die über ihre gesamte Länge mit Gewinde versehen ist und an ihrem einen Ende ein starr befestigtes Zahnrad 10 trägt. Diese Hohlwelle ist ihrerseits auf einer Hohlwelle 11 drehbar gelagert, die starr mit einer der beiden gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 6 verbunden 1st. Der Gewindeteil der Hohlwelle 9 ist etwa halb so lang wie die Hohlwelle 11· Die Zahnräder 8 und 10 greifen in Zahnräder 12 und 13 ein, die sich auf einer Welle 14 befinden. Die Welle 14 ist an ge-

gentiberliegenden Enden drehbar gelagert und an einen Elektromotor 15 angeschlossen, der die Welle 14 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit dreht. Wenn die Welle 14 gedreht wird, drehen sich auch die Hohlwelle 9 und der Filahalter 7 in gleichen Richtungen, Die Zahnräderpaare 8,12 und 10,13 haben jedoch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse, so daß der Filmhalter 7 und die mit Gewinde versehene Hohlwelle Bit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen. So wird der Filahalter 7 bei seiner Drehung auch noch vorgeschraubt, so daß er sich bei jeder Umdrehung entlang der Hohlwelle 9 um einen bestimmten Betrag weiterbewegt· Die Größe dieses Axlalweges hängt von der Steigung des Gewindes und von dem Unterschied der genannten Getriebetibersetzungen ab. Auf diese Welse bewegt sich ein

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gegenüber dem Gehäuse 6 festliegender Punkt entlang einer Schraubenlinie auf der zylindrischen Filmoberfläche. Hierdurch entstehen parallel zueinander verlaufende Abtastlinien in der Filmebene. Durch Auswahl der Gewindesteigung und der Getrlebeübersetzungsverhlltnisse können die Abtastlinien so eng nebeneinander gelegt werden, wie es für eine gewünschte Abtastgenauigkeit erforderlich ist. Ein Impulsgeber 16 ist über ein Getriebe an die umlaufende Welle 14 so angeschlossen« daß er als eindeutiger Wert für die Bewegung des Filmes 4 proportional zum Umlauf des Filmhalters 7 Impulse abgibt« Der Impulsgeber 16 ist an den Elektronikteil 3 angeschlossen.

Zum optischen Geräteteil gehören eine lichtemittierende Diode 17 und zwei Photozellen 18 und 19· Das emittierte Licht der Diode beaufschlagt einen halbdurchlässigen schräggestellten Spiegel 20, der einen Teil des Lichtes gegen den Film 4 lenkt. Dieser Lichtstrahl trifft den Film Im wesentlichen rechtwinklig, so daß es zu einer punktförmigen Beleuchtung des Filmes kommt. Ein Teil des den Film 4 beaufschlagenden Lichtes geht durch den Film hindurch und wird mit einem Refle.sc ionsprlsma 21 innerhalb der Hohlwelle 11 entlang deren Achse zu einer Photozelle 18 gelenkt« Ein Teil des von der Diode 17 .«sittier-

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ten Lichtes geht durch den Spiegel 20 hindurch und beaufschlagt eine Photozelle 19. Die Photozellen 18 und sind so ausgebildet, daß ihre elektrischen Ausgangssignale der Intensität des aufgenommenen Lichtes entsprechen. Das /"tisgangssignal S_T der Photozelle 18 entspricht somit der Intensität des durch den Film 4 durchfallenden Lichtes, während das Ausgangssignal S_Q der Photozelle 19 der Intensität des am Film 4 einfallenden Lichtes entspricht* Wie schon zuvor erwähnt, ist das Verhältnis S_T/S_O ein Maß für die Lichtdurchlässigkeit des Filmes 4. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Photozellen 18, 19 und die lichtemittierende Diode 17 mit der Elektronikschaltung 3 verbunden, mit deren Bauelementen die Messung nach dem -erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann.

Der in Fig. 2 dargestellte Impulsgenerator 22 liefert die in Fig. 4 in Zeile a dargestellten Impulssignale V«. Der Ausgang des Impulsgenerators 22 ist mit zwei parallelen Kanälen 23₅24 verbunden, von denen der Kanal 23 in Reihenschaltung einen Frequenzteiler 25, einen Verstärker 26 und die lichtemittierende Diode 17 enthält. Der Frequenzteiler.- 25 erzeugt aus den Impulssignalen V_G eine eine Impulsfolge V^, deren Frequenz ein ganzzahligor Bruchteil der Frequenz der Impulssignale V_G 1st. Nach

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Veratärkung im Verstärker 26 entsteht aus dor Impulsfolge V^ eine Impulsfolge V^* mit gleicher Frequenz wie Vj₄ und ausreichend großer Amplitude zur Erregung der lichtemittierenden Diode 17, deren Lichtintensität synchron mit V^¹ schwankt. Wie sich V^' in der Zeit ändert, zeigt Fig. 4 in Zeile b.

Der Kanal 24 verbindet einen Zähler 27 über ein elektronisches Gatter 28 mit dem Impulsgenerator 22· Das Gatter 28 leitet die Iropulsclgnale Vg dem Zähler 27 in zeitlich begrenzten Perioden zu, deren Dauer mit dem Verhältnisrechner 29 dem Verhältnis von einfallendem zu durchfallendem Licht, d.h. der Lichtdurchlässigkeit des Filmes 4 entsprechend errechnet wird. Die vom Gatter gesteuerten Impulssignale R_g zeigt Fig. 4 in Zeile g. Wie die Periodendauer so eingestellt werden kann, daß sie der Lichtdurchlässigkeit des Filmes 4 entspricht, soll nun in Verbindung mit Fig. 3 erläutert werden.

Die Ausgangssignale S^ bzw. S₀ der Photozellen 18,19 gelangen über zwei Verstärker 30 und 31 als Eingänge in den Verhältnisrechner 29. Die Signale Sm und S_Q und demzufolge auch die Verstärkerausgangssignale S^¹ und S_Q ^f sind miteinander und mit V^ phasengleich. Wie sich nun jedoch S_T* nach der Zeit ändert, zeigt Zeile d der Fig. 4,

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Das Ausgansssignal VK des Verhältnisrechners 29» das vom Verhältnis S₇ZS₀ abhängt und das Gatter 28 steuert, ändert sich nach der Zelt gemäß Zeile f der Fig· 4. Vie nachfolgend noch zu erläutern, bestätigt der Verhältnis* rechner 29 ein mit V_L gleichphasiges Signal· Wie schon erwähnt, sind sowohl S_Qt S^ und V_L phasengleich und damit brauchbar. Wegen der Belastbarkeit des Verhältnisrech· ners ist dieser aber, wie Fig. 2 zeigt, unmittelbar an den Frequenzteiler 25 angeschlossen.

Der in Fig. 2 gezeigte Filaabtaster arbeitet vie folgtt Die lichtemittierende Diode 17 wird in der zuvor erläuterten Weise erregt und sendet ein Licht aus, dessen Intensität mit einer Frequenz schwankt,. die ein ganzzahliger Bruchteil der Frequenz der Impulsslgnale V_Q ist· Dieses Licht beleuchtet den Film 4 über den halbdurchlässigen Spiegel 20« Das Signal B^₉ das elektrisch die vom Film durchgelassene und von der Schwärzimg des Filmes abhängige Lichtintensität wiedergibt» wird von der Photozelle erzeugt. Ober den Spiegel 20 erzeugt die Photozelle 19 das Signal S₀, gern* der einfallendeoLichtinteneität vor dem Film« Dieses Signal kann man als Bezugssignal ansprechen· Nach ihrer Verstärkung gelangen die zwei Signale in den Verhältnisrtchner 29» der am Ausgang Steuerimpulse V

K enthält, deren Deuer von dem Verhältnis S^/S abhängt.

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Diese Steuerimpulse 8££aen das Gatter 28, so daß d&r Zähler 27 mit Impulsen des Impulsgenerators in solcher Anzahl gespeist wird, wie es dem "Verhältnis S^,/B_qO d.h. der Filmlichtdurchlässigkeit entspricht.

Der Verbal tnisrechner 29 der Fig. 3 besteht aus ein©E Integrator 32, dessen !ingang an den Verstärker 31 und dessen Ausgang an den einen Eingang eines mit swei Eingängen versehenen !Comparators 33 angeschlossen ist. Den zweiten Eingang des Komparator^ 33 liefert der Verstärker 30« Der Ausgang des !Comparators bildet einen der beiden Eingänge eines ISxklusiv-ODER-Gatters 34 _s dessen anderer Eingang aus einem 90°~Phasenechieber gespeist wird« Als Eingang des Phasenschieberkreises dient das Signal V^ des Frequenzteilers 25.

Das Ausgangssignal S₀₃. des Integrators 32 2eigt Zeile d der Fig. 4« Da es sich beim Eingangssignal S_Q ^f des Integrators 32 um eine Rechteckwelle handelt, erscheint das Signal S_O£ als Dreiecksignal· Der Komparator 34 vergleicht die Signale S^^f und S_Qj miteinander und erzeugt ein binäres /*usgangsslgnal Vj, das einer logischen Null entspricht, wenn S^' gr88er als S₀^ ist, und das einer logischen lins entsprießt, wenn S^* kleiner als S^ ist. Das" Signal ¥j erhält auf diese Weis® die gleiche- Freqnens

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wie S oder S_M, d.h. die Frequenz der Lichtimpulse· Es kenn auch bewiesen v/erden, daß das Signal V auf Grund

der vorerwähnten Unterscheidung eine Phasenverschiebung erleidet, die gegenüber einem um 90° zu V· phasenverschobenen Signal dem Wert S-,/S_ proportional ist. Ein

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solches gegenüber V· 90°-phasanverschobenea Signal . ' erzeugt dar Phasenschieber 35, dessen Ausgangs-Binärsignal Vjj, in Zeile c der Fig. 4 dargestellt ist.

Das Gatter 34 vergleicht die Signale Vj^, und Vj und erzeugt ein binäres Ausgangssignal, das einer logischen Null entspricht« wenn die Eingangssignale gleich sind, d.h. wenn beide einer logischen Null oder einer logischen Eins entsprechen. Ein binäres Ausgangssignal, welches einer logischen Eins entspricht, entsteht, wenn die beiden Signale ungleich sind. Bas Ausgangssignal V^ des Gatters 34 wird auf diese Weise zu einem Impulssignal, dessen Dauer vom Verhältnis S„,/S und somit von der Durchlässigkeit des Films abhängt.

Wenn das Gatt sr 28 mit dem Signal V«. gesteuert wird, enthält der Zähler 27 nach einem Lichtimpuls eine Zahl, die der Durchlässigkeit des Filmes in dem gerade abgetasteten Punkt proportional ist. Wenn der Zähler wMhr#nd einer änderbaren Anzahl von aufeinanderfolgenden Lichtim-

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pulsen Zählimpulse empfängt, gibt der Zählerinhalt ebenfalls die Lichtdurchlässigkeit des Films wieder· Wenn die Messung aber während einer Mehrzahl von Lichtimpulsen durchgeführt wird, können die Zählerwerte als mit TlefpaB gefilterte Lichtdurchläesigkeitawerte betrachtet werden·

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur automatischen Hessimg der Lichtdurchlässigkeit photographischer Film·) durch deren Abtastung mit einem auf zuvor festgelegtem Weg bewegten Lichtfleck und Erfassung des jfntensitätsverhältnisses von einfallendem zu durchfallendem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impilssignal (V^) erzeugt und die Intensität des einfallenden Lichtes mit einer Frequenz verändert wird, die einem ganzzahligen Bruchteil der Frequenz des Inipulssignals (Vq) entspricht, und daß die Einzelimpulse des Impulssignals (Vg) i& mil: den Intensitätsä/iderungen in festem zeitlichen Zusammenhang stehenden Intervallen für eine Zeitdauer gezählt werden, Ale auf Grund der Lichtintenaitäten so berechnet wird, daß die Anzahl der gezählten Impulse (Rg) dem Verb der LichtdurchläsBlgkeit entspricht·
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach

Anspruch 1, mit zwei lichtempfindlichen Signalgebern, die die Intensität des einfallenden und des durch den FiIs durchfallenden Lichtes erfassen und diesen Lichtintenaitäten entsprechende Signale erzeugen, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator,

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(22), der Impulssignale (V«) erzeugt und in zwei parallele Kanäle (23, 24) einspeist, einen in dem einen Kanal (23) angeordneten Frequenzteiler (25), der eine Impulsfolge (V_L), deren Frequenz ein ganzzahliger Bruchteil der Frequenz des Impulssignals (Vq) ist, erzeugt, um das ausgesendete Licht entsprechend ihrer Frequenz zu variieren, einen im anderen Kanal (24) angeordneten Impulszähler (27), der mit dem Impulsgenerator (22) über" ein Gatter (28) verbanden ist, und einen verhältnisbildenden Logikkreis (29), der das Gatter (28) 30 öffnet» daß es synchron mit den Lichtintensitätsschwankungen das Impulssignal (V«) zum Zähler (27) in Intervallen durchlässt, deren Dauer vom Verhältnis der Lichtintensitätesignale (S₀, S_T) abhängt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (27) während einer auegewählten Anzahl von Bufelnanderfolgenden Zeitintervallen die Impulse zählt und die Anzahl der gezählten Impulse durch die Anzahl der Zeitintervalle teilt, um einen genittelten zeitlichen Wart cer Lichtdurchlässigkeit des Filmes zu erhalten.

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