DE2312029B2 - Vorrichtung zur photoelektrischen Untersuchung von photographischen Platten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur photoelektrischen Untersuchung von photographischen Platten, mit einem ersten Lichtweg, der die zu untersuchende Platte auf einem Spalt abbildet und der Einrichtungen zur periodischen Verschiebung des in der Spaltebene erzeugten Bildes bezuglich des Spalts sowie eine hinter dem Spalt angeordnete photoelektrische Wendeeinrichtung enthält, mit einem /weiten Lichtweg, der eine in dem zweiten Lichtweg angeordnete Meßmarke ebenfalls auf den Spalt abbildet und der mittels einer Lichtteileranordnung vor den Einrichtungen zur periodischen Verschiebung mit dem ersten Lichtweg zusammengeführt ist, mit Einrichtungen zur unterschiedlichen Beeinflussung der spektralen Zusammensetzung des Lichts in den beiden Lichtwegen, und einer Fokussiereinrichtung zum Nachfokussieren des Bildes der Platte in der Ebene des Spaltes.

Solche vorbei.unnten Untersuchungsvorrichtungen (L'onde clectrique. t. XLIV. No. 446, Mai 1%4, S. 5S4 bis 5SiS) verwenden zwei sehr schnell und periodisch arbeitende Ablas" vorrichtungen, von denen die eine in der Λ'-Richtung und die andere in der V-Richtung arbeitet. Die Fläche, der photographischen Platte, in der ein zu analysierendes Objekt liegt, wird in einer Folge von Abtastvorgängen überprüft. Dabei erfolgt die Abtastung auf Linien oder sehr schmalen Streifen, die mit gleichen Abständen nebeneinander liegen und sich in Abtastrichtung erstrecken. Da die Lage dieser Abtaststreifen sehr genau registriert werdS muß, ergeben sich sehr schwer zu losende Probleme insbesondere weil - wie meistens der Fall de photographische Platte nicht absolut plan ist

Jede Unebenheit der photographischen Platte fuhrt zu Fehlern bei den gerade gemessenen Lichtubertragungswerten. Aus diesem Grunde muß jede Unebenheit dadurch kompens.ert werden daß man den Lichtsrahl entsprechend fokussiert. Um die Fokussierung nachzuregeln, d. h. das Objekt der photographischen Platte in der Bildebene scharf zu stellen, ist es erforderlich, eine Linse oder aber den Spalt entlang der optischen Achse des Strahles zu bewegen. Auf Grund mechanischer Unvollkornmenheiten, die bei der Nachstellung der Linse und des Spaltes nicht vermieden werden können, ergeben sich zwanglautig seitliche Verschiebungen, die bezuglich nachfolgender Messungen aber genau so schädlich sind wie seitliche Bewegungen der photographischen Platte. Solche Fehler können bei wissenschaftlichen Messungen deren Genauigkeit in der Größenordnung von 1 Mikrometer liegen, nicht toleriert werden.

Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es. diese Nachteile einer solchen bekannten Vorrichtung zu bc-

^Trfre" Lösung findet diese Aufgabe in der erlindungsgemäßen Untersuchungsvornchtung mit den im Anspruch gekennzeichneten Merkmalen

Dadurch, daß nun gemäß einer ersten Merkmalseruppe der vorliegenden Erfindung die Meßmarke einen transparenten Sektor, der von zwei sich unter einem rechten Winkel schneidenden Kanten begrenzt ist und außerhalb des Sektors eine matrixförmige Anordnung von transparenten, flächenmaßig im Vergleich zum Sektor kleiner und jeweils gleich weit voneinander entfernter Quadrate aufweist, deren Reihen und Spalten parallel zu jeweils einer der Sektorkanten ausgerichtet sind, entsteht ein Bild des zu untersuchenden Objektes überlagert mit der Quadratnetz-Meßmarke die einen in X- und V-Richtungen geteilten Maßstab abgibt, den man in fester Relativlage aul die Platte aufgelegt hat. Dadurch, daß gemäß dem verbleibenden kennzeichnenden Merkmal des Anspruches die Fokussiereinrichtung Mittel zur Veränderung der Lage des Spaltes entlang der Richtung dev einfallenden Lichtes aufweist, ergibt sich, daß die Rechtecke dei Meßmarke - oder im Äquivalent gesprochen - die einzelnen Linien des Meßstabes mehl seitlich bezüglich des Objektes verschoben werder können. Ohne diese Maßnahme würden sonst zwangläufig Relativverschiebungen auftreten, da im Laufe einer Untersuchung auf eine fokussierende Nächste! lung nicht verzichtet werden kann.

Anhand der Zeichnungen wird im folgenden eini bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bei spielsweise veranschaulicht.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. I eine schematische perspektivische Ansieh einer Vorrichtung zur photoelektrischen Untersu ehung von photographischen Platten.

F i μ. 2 Darstellungen eines abgetasteten, auf einen Projektionsschirm wiedergegebenen Objektes um deren zugehörige in der Vorrichtung erzeugte Signale

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der in der Vorrieh tung verwendeten Meßmarken und

Fig. 4 das von d;n Meßmarken erzeugte elektri sehe Signal.

Die Fig. 1 zeigt einen ersten SlrahlengangM, de

Γ-

von einer Gleichstromlampe 1 durch eine photoeraphische Platte 2 zu einer Detektoranordnung 3 mit einem Spalt 4 führt, in dessen Ebene der beleuchtete Teil der Platte 2 abgebildet wird.

Die auf der Platte enthaltene Information kann beispielsweise ein Spektrum mit Linien 5 sein, die sorgfältig studiert werden sollen, um die Lichtintensitätsverteilung und auch die Relativlage der Spektrallinien zu bestimmen. Es kann sich aber auch um beliebige andere Arten photographischer Aufzeichnungen han- «> dein, die am Punkten, Linien oder sonstigen Bildelementen willkürlicher Form bestehen, von denen das Maß der Schwärzung und/oder die Lage in mindestens einer Koordinatep.richtung erfaßt werden soll.

Die Platte 2 befindet sich auf einem schematisch dargestellten Koordinatentisch, der aus einem die Platte tragenden Halter 6 besteht, welcher vorzugsweise mit einer HilfsSteuerung auf Rollen 7 verschiebbar ist. Für die Rollen 7 ist auf eii^m Schlitten eine Axialführung vorgesehen, die sich parallel zu den »o Seitenkanten der Platte, d. h. in y-Richtung erstreckt Der Schlitten ist auf zwei weiteren Axialführungen 8 verschieblich, die sich senkrecht zur vorerwähnten Richtung, d. h. in der ^-Richtung erstrecken. Auf diese Weise ist es möglich, jeden beliebigen Punkt der »5 photographischen Aufzeichnung auf die optische Achse des Abbildungssystems auszurichten, wobei die Lage des Punktes mit nicht dargestellten optisch-elektrisch arbeitenden Meßübertragern gleichzeitig in der Ebene definiert wird.

Das Beleuchtungssystem vor der Platte 2 kann, wie in dem Beispiel dargestellt, aus einem Köhler-Kondensator bestehen, zwischen dessen zwei Linsen 9 und 10 ein sogenannter Eintrittsspalt 11 angeordnet ist, um die über einen Spiegel 13 beleuchtete Fläche 12 zu begrenzen. Ferner ist eine Lochblende 14 vorgesehen, mit der man die Lichtintensität im Abbildungsstrahlengang verändern kann.

Die Abbildung der Platte erfolgt mit einem Objektiv 15 über einen Lichtteiler 16. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Lichtteilers 16 kann das von dem Objektiv 15 kommende Licht an drei Stellen austreten. Ein erster Lichtweg M_x führt von einer Seite der Anordnung 16 zu dem vorerwähnten Spalt 4, ein zweiter Lichtweg M_v von der anderen Seite des Lichttailers 16 zu einem ebensolchen, aber in der Zeichnung nicht sichtbaren, Spalt. Ein dritter Lichtweg führt zu einem Prisma 17 und erzeugt mit Hilfe einer Linse 18 und eines Spiegels 19 auf einem Projektionsschirm 20 ein stark vergrößertes Bild des beleuchteten Objektes.

Bei dem hier beschriebenen Meßverfahren wird in den I.ichtwegen M_x und M eine periodische Ablenkung des Bildes in Querrichtung der Spalte 4 vorgenommen, so daß die Photodetektoren 21, bzw. 2I₁ hinter den Spalten die Änderungen der Lichtintensität innerhalb eines abgetasteten Abschnittes im wiedergegebenen Teil der Platte 2 erfassen. Die Ablenkungen erfolgen durch eine schnelle Hin- und Herbewegung der Spalte 4 oder durch Einfügen eines Drehprismas in den Abbildungsstrahlengang. Bei dem dargestellten Beispie! der Zeichnung geschieht die Ablenkung mit Vibratiunsprismen 22_Λ bzw. 22 , die unter Beibehaltung ihrer Lage schnell entlang einer Ebene bewegt werden, die sich parallel zu den zügehörigen Bildebenen erstreckt. Die Abtastung mit dem Prisma 22_Λ erfolgt in der .v-Richtung des Koordinatentisches und die des Prismas 22, in v-Richtung. Mit

den beiden Detektoren 2I₁ und 21 kann man somit die Lichtverteilung des im Augenblick vor der optischen Achse des Systems liegenden Punktes auf der Platte 2 in Quer- und Höhenrichtung erfassen.

I'm das so erhaltene Intensitätssignal zu eichen, kann die Vorrichtung mit einem optischen Bezugskanal versehen sein, zu dem ein im Strahlenpfad M angeordneter Zerhacker 23 gehört. Dieser Zerhacker 23 hat eine mit optischen Lichtleiterführungen 25 und 26 zusammenarbeitende kleine öffnung 24. Während eines kurzen Intervalles des Ablenkzyklusses kann ein Teil des Lichtes durchgelassen werden, welches von der Lampe 1 über einer·, haibtransparenten Spiegel 27 zu einem Eingang der Lichtteileranordnung 16 übertragen wird. Von der Anordnung 16 wird das licht des Bezugskanals in die gleichen Lichtwege geleitet, über die auch das durch die Platte hindurchgehende Licht übertragen wird. Der Strahlenweg M wird während des Intervalles durch die Scheiben 28 des Zerhackers unterbrochen, in welchem während eines folgenden Intervalles kein Licht hindurchgelassen wird, so daß jeder Photodetektor 21 zusätzlich zum Bildsignal einen Impuls kurzer Dauer abgibt, der eine bestimmte Amplitude hat, auf die die erfaßten Intensitätswerte bezogen werden können.

Ein zweiter Strahlenpfad R, der zur Bestimmung der Koordinaten des Objektes auf der Platte in x-Richtung und/oder y-Richtung dient, verwendet als Lichtquelle ebenfalls die Lampe 1. Zur Beleuchtung dienen Sammellinsen 29 und 30 und ein Objektiv 31 vor der Lichtteileranordnung 16. Das in den Lichtleiter einfallende Licht wird in den Lichtpfad des Projektionsschirmes 20 und auch in die zwei Meß-Lichtpfade M₁ und M₁ reflektiert, mit denen die Verlängerungen der Achse des Strahlenpfades R iibereinstimmt. Im Strahlenpfad R befindet sich eine Scheibe 32 mit einer Meßmarke, die bezüglich ihrer Funktion einem Fadenkreuz entspricht und die mit Hiife des Objektivs 31 in solcher Weise wiedergegeben wird, daß auf der Bildebene dei Meß-Lichtpfade oder in deren Nähe, d. h. an den Schlitzen 4, ein scharfes Bild der Meßmarke entsteht, das dem abgelenkten Bild der Platte 2 überlagert wird. Der gleiche Zustand herrscht auch am Projektionsschirm, so daß die Bedienungsperson die Platte so voreinstellen kann, daß sich das zu überprüfende Objekt in der Mitte der Strichplatte befindet.

Die zwei Bilder, die gleichzeitig an den Spalten der Detektoranordnung aus den Strahlengängen M und R empfangen werden, verursachen - wenn keine weiteren Maßnahmen vorgesehen sind - ein elektrisches Summensigna!. Bei der vorliegenden Vorrichtung wird das Licht jedoch vor der Erfassung getrennt, so daß zwei Bildsignale empfangen werden, die man unabhängig voneinander in den nachfolgenden elektronischen Kreisen weiterverarbeiten kann. Zu diesem Zweck sind die Strahlengänge M und R mit unterschiedlichen Filtern versehen, die dem Licht unterschiedliche Spektralzusammensetzungen verleihen. Bei der dargestellten Ausführungsform geschieht dies beispielsweise dadurch, daß man den transparenten Teil der Meßmarkenscheibe 32 so ausbildet, daß nur rotes Licht durchgelassen wird, während im Strahlengang M an der Sammellinse 9 ein Filter 33 eingeschaltet wird, welcher für blaues Licht oder ein anderes Licht durchlässig ist, dessen Wellenlänge kurzer ist als das Licht hinter der Scheibe 32. Eine entsprechende Auftrennung in dt^r Detektoranordnung er-

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iolgt dadurch, daß man zusätzlich zum Photodetektor tasteten Teil der Platte nach der Erfassung im Detek-Zl, bzw. 21 hinter dem Spalt 4 noch einen weiteren tor.

Detektor 34, bzw. 34 anordnet, wobei dann jeder Die Form der Meßmarke läßt sich den Vorausset-

Detektor im wesentlichen nur Licht einer spektralen zungen und Gegebenheiten anpassen. Beispielsweise Zusammensetzung empfängt. Der Detektor 2I₁ bzw. 5 kann die Meßmarke so aussehen, wie es die Fig. 3 2I₇ des Meßlichtweges M, bei dem es sich um einen zeigt. Nach F i g. 3 besteht die Meßmarke 32 aus licht-Photomultiplier mit einer größeren Empfindlichkeit durchlässigen Flächenelementen, während die andefür blaues Licht handeln kann, empfängt das Licht renTeilederFig. 3 als nichttransparent gedacht sind, über den Lichtweg M_x über einen halbtransparenten Wie dargestellt, besteht die Marke aus einer Anzahl

Spiegel 35, einen Lichtteiler od. dgl. Der Detektor 34, »<· von kleinen Quadraten, die in horizontaler und verti- bzw. 34_V für den Strahlenweg R kann eine Photodiode kaier Richtung gleichmäßig verteilt sind, und einem sein, welche die von der Meßmarke kommende und Quadrant 37, der dem Beispiel der Fig. 2 ähnlich ist. durch den gleichen Spiegel 35 hindurchgehende Das erfaßbare Ergebnis ist hier ein Signalbild entspre-Lichtkomponente erfaßt. Abweichend hiervon kann chend F i g. 4, welches dadurch entsteht, daß das Bild man zur Verbesserung der Trennung jedem Detek- ¹S der Marke 32 bei der Abtastung über den Spalt 4 hintorkanal eine eigene Filterfunktion verleihen, indem wegbewegt wird, gleichgültig, ob es sich um eine horiman mit dem Spiegel 35 - der hier wie ein bichromati- zontale oder vertikale Abtastung handelt, scher Lichtteiler wirkt - dem Licht, das zu dem Be- Bei der Abtastung von links nach rechts erzeugt

zugsdetektor 34, bzw. 34_y reflektiert wird, dieselbe die Marke zu Beginn einen zerhackten Lichtstrom, spektrale Zusammensetzung gibt wie dem von der a° der auf der Anzahl der Quadrate 38 basiert und somit Meßmarkenscheibe 32 abgegebenen Licht, aber Licht eine Impulsfolge 39 liefert, deren Einzelimpulse den der unterschiedlichen Zusammensetzung dem Be- gleichen geringen Signalpegel, die gleiche Pulsamplizugsdetektor 34, bzw. 34_V zuleitet, wobei an letzterem tude und dieselbe Impulsbreite haben. Sobald die ein Filter 36 vorgesehen sein kann. In diesem letzteren geometrische Mitte der Meßmarke passiert ist, ändert Fall können die Photodetektoren auch gegebenenfalls »5 sich der Lichtstrom auf Grund der Quadrate, die auch gleiche Spektralempfindlichkeitskurven haben. rechts der Meßmarke vorhanden sind. Da nun aber

Die über die Lichtwege M₁ und M₁ abgebildete auch der Quadrant 37 wirksam wird, entsteht eine Im-Meßmarke gibt den elektronischen Kreisen die Mög- pulsfolge auf einem höheren Signalpegel. Es ist erlichkeit. automatisch und sehr genau den Teil eines kennbar, daß der Übergang 40 zwischen diesen zwei Intensitätsprofiles der abgetasteten Lichtverteilung an 3° Teilen des Signalbildes, den man genau dann auftreten der einen Seite, d.h. in x-Richtung. der Meßmarke lassen kann, wenn die optische Achse des Meßkader Meßmaschine gegenüber dem an der anderen nals M passiert wird, eine Stufenfunktion ist, die man Seite des Profils liegenden Teil abzugleichen und ein in der gleichen Weise wie die Linien der Fig. 2 ver-Differenzsignal zu erzeugen, welches die Größe der wenden kann. Ferner bildet die Impulsfolge eine Länmomentanen Abweichung der Mittellinien der abge- 35 genskala, die man unmittelbar zur Lagebestimmung tasteten Lichtverteilung von der Meßmarke angibt. des untersuchten Objektes auf der photographischen Wenn man mit diesem Differenzsignal den Koordina- Aufzeichnung verwenden kann. Die Verwendung citentisch und damit auch die Lage des am Spalt 4 abge- ner solche Impulse «. rzeugenden Meßmarke ist ganz tasteten Profiles verstellt und der Detektor 2I₁ seine besonders vorteilhaft im Falle von Darstellungen von Relativlage bezüglich des Fadenkreuzes ändert, bis das ♦» Objekten, die einander eng benachbart sind. Differenzsignal zu Null wird, ergeben die am Tisch Unabhängig von ihrer Form hat das Bild der Meßablesbaren Koordinaten offensichtlich ein Maß für die marke 32 eine feste Lage bezüglich des Bildes des Lage des abgetasteten Objektes auf der Platte. dargestellten überprüften Objektes. Somit ist eine

Bei der Intensität»- und Lagebestimmung in mrr ei- Nachfokussierung des optischen Systems störungsfrei ner Koordinatenrichtung kann die Meßmarke 32 im 45 durchführbar. Es ist zu beachten, daß eine solche einfachsten Fall eine nichttransparente Scheibe mit Nachfokussierung keinen Parallaxen-Fehler verureiner einzigen scharfen Kante sein, die vorzugsweise sacht und dies sogar, wenn der Spalt 4 unbeabsichtigt auf die optische Achse der Maschine zentriert ist, wo- seitlich verschoben wird. Um die Fokussierung zu verbei dann das im Bezugskanal durchgelassene Licht bei einfachen, kann die Detektoranordnung 3 verschiebder Erfassung als Stufen- oder Sprungfunktion in Er- 5» bar auf einem zum Maschinenrahmen gehörigen Gescheinung tritt. Wenn es jedoch wie beim dargestellten stell 41 angeordnet sein, dessen Führungen sich in Beispiel erwünscht ist, die Messungen in den zwei Ko- Richtung der Lichtwege M₁ bzw. M erstrecken. Bei ordinatenrichtungen gleichzeitig durchzuführen, kann einer solchen Nachfokussierung handelt es sich im alldie wiedergegebene Marke ein aus der Scheibe her- gemeinen um eine Scharfstellung des photographiausgeschnittener Quadrant 37 sein. Der Quadrant 55 sehen Bildes, die beispielsweise erforderlich wird wird hierdurch, wie im oberen Teil der Fig. 2 gezeigt. wenn die Platte eine unebene Oberfläche hat. Da einerseits optisch auf dem Projektionsschirm 20 wie- durch, daß man den Bezugskanal R telezentriscl dergegeben, auf dem sich auch der ausgewählte Teil 5 macht und die Tiefenschärfe der Linse 31 größe der Platte zeigt. Andererseits erscheint die Meßmarke macht als die Tiefenschärfe der Linse W, wird be in jedem Bezugskanal auf einem OsziHoskopschirm 60 einer Nachfokussierung die Scharfstellung de in einer Form, wie es der untere Teil der Fig. 2 zeigt. Meßmarke nicht oder vernachlässigbar wenig ge Das Signalbild im Mittelteil der F i g. 2 zeigt den abge - ändert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur photoelektrischen Untersuchung von photographischen Platten, mit einem ersten Lichtweg, der die zu untersuchende Platte auf einem Spalt abbildet und der Einrichtungen zur periodischen Verschiebung des in der Spaltebene erzeugten Bildes bezüglich des Spalts sowie eine hinter dem Spalt angeordnete photoelektrisehe Wandlereinrichtung enthält, mit einem zweiten Lichtweg, der eine in dem zweiten Lichtweg angeordnete Meßmarke ebenfalls auf den Spalt abbildet und der mittels einer Lichtteileranordnung vor den Einrichtungen zur pei iodischen Ver-Schiebung mit dem ersten Lichtweg zusammengeführt ist, mit Einrichtungen zur unterschiedlichen Beeinflussung der spektralen Zusammensetzung des Lichts in den beiden Lichtwegen, und einer Fokussiereinrichtung zum Nachfokussieren des »° Bildes der Platte in der Ebene des Spalts, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmarke (32) einen transparenten Sektor (37), der von zwei sich unter einem rechten Winkel schneidenden Kanten begrenzt ist, und außerhalb des Sektors "5 (37) eine matrixförmige Anordnung von transparenten, flächenmäßig im Vergleich zum Sektor (37) kleiner und jeweils gleich weit voneinander entfernter Quadrate (38) aufweist, deren Reihen und Spalten parallel zu jeweils einer der Sektorkanten ausgerichtet sind, und daß die Fokussiereinrichtung Mittel (41) zur Veränderung der Lage des Spalts entlang der Richtung des einfallenden Lichts aufweist.

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