DE2657156B2 - Remissionsdensitometer - Google Patents
RemissionsdensitometerInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
- G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
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Description
Die Erfindung betrifft ein Remissionsdensitometer
zur Messung der optischen Dichte von lichtempfindlichen Materialien mit einer Beleuchtungsoptik, die durch
Abbildung einer Lichtquelle auf einem Teststreifen des lichtempfindlichen Materials bei annähernd senkrechtem Lichteinfall einen spaltförmigen Lichtfleck erzeugt
und einem Lichtabnahmesystem, das einen Teil des von dem Teststreifen remittierten Lichtes unter einem
Winkel von 45° erfaßt und einem lichtelektrischen Wandler zuleitet
Dichtemessungen dieser Art sind in großem Umfang erforderlich bei der Ermittlung der Kenngrößen
photographischer Materialien. Um zuverlässige Aussagen zu erhalten, ist eine hohe Reproduzierbarkeit der
Messungen auch bei hohen Dichten erforderlich. Die Prüfungen müssen gewissen Bedingungen bezüglich der
Geometrie der Meßanordnung genügen. Gemäß internationalen Normen wird im allgemeinen eine Geometrie zugrunde gelegt, bei der ein Teststreifen von allen
Richtungen her unter einem Winkel von 45° zur Probenormale beleuchtet wird. Die Abnahme des
Meßlichles erfolgt in Richtung der Normale. Gleichwertig ist j.'<mäß der Norm auch eine Anordnung, bei der
der Teststreifen in der Normale beleuchtet und unter 45" in allen Richtungen abgefragt wird. Zur Veran
schaulicmmg der Meßaufgabe ist in Fig, 1 ein
Papierstreifen dargestellt, wie er im Prüfwesen für Photopapiere verwendet wird. Im Nullpunkt des x, y,
z-Koordinatensystems Hegt das Zentrum der Probenbe
leuchtung. Die Abnahme der remittierten Strahlung
erfolgt im Bereich des Abnahme- oder Meßspaltes (Spaltmittel M).
Die Ausdehnung des Papierstreifens in Richtung der x-Achse beträgt etwa 20 cm, in Richtung der y-Achse
ίο etwa 3 cm. Der Abfragespalt mißt z, B. 0,2 χ L cm. Das
Papier ist so belichtet, daß sich in Richtung der jr-Achse
eine kontinuierlich oder stufenweise ansteigende Dichte ergibt (Graukeil): In y-Richtung ist die Dichte im
Idealfall konstant Die Ausdehnung des Meßspaltes von
etwa 2 cm in y-Richtung ist erforderlich, wenn
Messungen hoher Präzision ausgeführt werden sollen. Hierdurch werden die abweichend vom Idealfall aus
verschiedenen Gründen in y-Richtung auftretenden Dichteschwankungen ausgemittelt Die sinngemäße
Anwendung der Norm erfordert für die in F i g. 1 dargestellte Anordnung, daß aus allen Richtungen unter
45° zur z-Richtung gleich yiel Licht auf den Meßspalt
fällt und daß der Meßspalt auf seiner gesamten Fläche gleichmäßig ausgeleuchtet ist
Es sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden, die oben beschriebene Meßaufgabe zu lösen. Bei der zur
Zeit gängigsten Anordnung liegen Lichtquelle und Mitte des Abtastspaltes h~ den Brennpunkten eines Ellipsoids.
Ein Teil seiner Oberfläche ist als Spiegel ausgeführt So
in ergibt sich in der x, y-Ebene eine um den Nullpunkt
symmetrische, von der Mitte nach außen abnehmende Beleuchtungsverteilung. Der Lichtfleck erhält aus allen
Richtungen, wie es die Norm erfordert gleiche Lichtleistung. Der Meßspalt erhält jedoch in der Regel
]5 weder aus allen Richtungen gleiche Lichtleistung, noch
ist er in seiner Länge gleichmäßig ausgeleuchtet.
Ein weiterer Nachteil der Anordnung ist die starke Beleuchtung der Umgebung des Meßspaltes. Ein Teil
dieses Lichtes tritt immer in das Lichtabnahmesystem
ein und verfälscht vor allem bei hohen Dichten die
Meßwerte.
Nachteile zeigt auch die Verwendung spezieller optischer Teile, wie zum Beispiel in der DE-OS
26 00 604, in welcher der Meßkopf einem sphärischen
r, Ringspiegel, eine Sammeloptik und einen oberen
derartiger Meßkopf ist schwierig zu fertigen und seine
justierung ist problematisch.
•ο Spiegel und verwändet statt dessen z, B. 7 getrennte
Beleuchtungssysteme, die gleichmäßig über alle Azimute der Lichteinfallebene verteilt liegen, jedes System hat
seine besondere Lichtquelle. Der Hauptvorteil dieser Anordnungen besteht darin, daß jedes System für sich
v> justiert und insbesondere so eingestellt werden kann, daß es zum Meßwert ebenso viel beiträgt wie jedes der
übrigen Systeme. Ein Nachteil ist, daß jeweils geprüft werden muß, ob die Normbeleuchtung hinreichend gut
erfüllt ist. Ein weiterer Nachteil besteht in der Vielzahl
Wi der verwendeten Lichtquellen mit ihren Montierungseinrichlungen. Justiervorrichtungen, Schutzgehäusen
usw. Nachteilig ist auch, daß alle Lichtquellen laufend in bezug auf ihre lichttechnischen Kennzahlen überwacht
werden müssen.
h> Schließlich sind nur Systeme zur Ausleuchtung
kleiner Flächenelemente (z B. Kreis mit 3 mm 0) bekannt. Rs ist zwar an sich nicht schwierig, auch
spaliförmige Ausleuchtungen /u erzielen, lednch sind
hierfür weitere Elemente, wie Zwischenabbildungen mit
Spaltblenden und dergleichen erforderlich. Eine weitexe bekannte Einrichtung verwendet nur eine Lichtquelle
und lenkt die Strahlung mit Spiegeln so, daß sie aus zwei um 90° versetzten Winkeln auf den Teststreifen fällt.
Hier ist jedoch die Abweichung von der Normalbeleuchtung sehr erheblich. Außerdem wird nur ein kleiner
Teil der an sich verfügbaren Lichtleistung benutzt. Schließlich wird auch hier bei dem bekannten System
nur ein kleiner Kreis beleuchtet ι ο
Die DE-OS 22 11 702 beschreibt ein Beleuchtungsund Betrachtungsgerät, bei welchem sowohl zur
Lichtzufuhr als auch zur Betrachtung lichtleitende Fasern verwendet werden. Es ist ein lichtempfindliches
Element 50 vorgesehen, welches auch zur Messung des reflektierenden Lichtes dient
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß aufgrund der verschiedenen Beaufschlagung der Lichtleitfasern mit
Licht von der Lichtquelle und der verschieden langen Lichtleitfasern eine gleichmäßige Ausleuchtung der
Probeoberfläche nicht möglich ist Die Intensität des Lichtflückes fällt außerdem noch von inner, nach außen
hin ab.
Der Empfänger muß bei dieser Ausführung die gleiche Größe haben wie die reflektierende Fläche, >
> wodurch ein schlechtes Signal/Rauschverhältnis erhalten wird. Außerdem nimmt der Empfänger aufgrund der
unscharfen Ausbildung des beleuchteten Fleckes Streulicht auf. Diese Anordnung ist daher nicht geeignet,
reproduzierbare Präzisionsmessungen durchzuführen. jd
Das deutsche Gebrauchsmuster DE-GM 19 64 473 beschreibt ein Aufsichtsdensitometer, bei welchem der
Meßfleck von einer Lichtquelle über zwei Spiegel unter 45° beleuchtet wird, wobei sich zwei übereinander
projizierte Ellipsen abbilden, deren Achsen senkrecht r> aufeinander stehen. Durch die in bezug auf die
Meßebene senkrechte Sammelrichtung des reflektierten Lichtes soll das Streulicht weitgehend ausgeschaltet
werden.
Auch bei dieser Anordnung nimmt die Intensität des ■»>
Lichtes von innen nach außen hin ab. Die Sammellinse bildet die zwei Ellipsen auf dem Meßinstrument ab. Es
ist so offensichtlich, daß auch hierbei Streulicht entsteht, welches zu Meßverfälschungen führt, zumal zu der
Messung nur ein Teil des Leuchtfleckes verwendet ·»>
werden kann.
Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, die
Normbedingungen für die Beleuchtung des Teststreifens und die Abfrage möglichst exakt einzuhalten und
die Erfassung von Streulicht bei der Abfrage zu '>»
vermeiden. Außerdem sollte die Einhaltung der Normbedingungen leicht überprüfbar und die Anordnung
bei Abweichungen von den Normbedingungcr. ohne großen Aufwand nachzujustieren sein.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen >>
Remissionsdensitometer erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lichtabnahmesystem aus /!-unabhängigen
Teilsystemen besteht, die rotationssymmetrisch um den spaltförmigen Lichtfleck angeordnet sind und miteinander
jeweils den Azimut-Winkel .?·7 einschließen und h0
daß zu jedem Teilsystem ein Planspiegel gehört, der die
von dem Teststreifen remittierte Strahlung in einer Richtung zurückwirft, die mit der negativen Flächennormale
des Streifens einen Winkel zwischen 0 und 45° ■■'. einschließt und diese Strahlung auf einen weiteren
parallel zur Ebene des Teststreifens angeordneten Spiegel fällt, der die /on dem ersten Planspiegel
ausgehende Strahlung in Richtung auf den lichtelektrischen Wandler umlenkt und daß zwischen dem
üchtelektrischen Wandler und dem zweiten Spiegel als
abbildendes Element eine Linse angeordnet ist
Aufgrund der Symmetrie des Strahlenganges kann die Lichtquelle der Beleuchtungsoptik und der lichtelektrische
Wandler im Abnahmesystem prinzipiell miteinander vertauscht werden,
Vorteilhafterweise besitzt die Anordnung mindestens sechs Teilsysteme. Bewährt hat sich z. B. eine Anordnung
mit insgesamt acht Teilsystemen.
Das srfindungsgemäße Remissionsdensitometer hat gegenüber den bisher bekannten Anordnunger! folgende
Vorteile:
1. Durch den Einsatz entsprechend vieler Teilsysteme kann die optische Anordnung an alle praktisch
interessierenden Meßaufgaben normgerecht angenähert' werdea Bei der Benutzung von z. B. acht
Teilsystemen sind keine Abweichungen festzustellen, wenn gängige lichtempfindliche Papiere
gemessen werden.
2. Die Normbedingungen sind auch in dem oben erwähnten verschärften Sinne gut erfüllt; d. h. von
dem gleichmäßig ausgeleuchteten Meßspalt gelangt über jedes Teilsystem gleich viel Licht in den
Empfänger.
3. Das Gesamtsystem setzt sich aus einfachen Teilsystemen zusammen.
4. Die Lichtströme der Teilsysteme vereinigen sich im wesentlichen in einem gemeinsamen Lichtfleck.
Dies ermöglicht die Anwendung einer verhältnismäßig kleinen Empfängerfläche, was sich günstig
auf das Signal-Rauschverhältnis auswirkt und die Streulichtempfindlichkeit vermindert.
5. Jedes Teilsystem benutzt ein und dieselbe Lichtquelle. Dadurch werden die mit Anwendung vieler
Lichtquellen verbundenen obenerwähnten Nachteile in bezug auf den mechanischen Aufbau, die
Kontrolle der Lichtquellen, zu große Wärmeerzeugung etc. vermieden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zei· hnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 das Meßobjekt (Teststreifen),
Fig.2 die Beleuchtungsoptik zur Erzeugung eines spaltförmigen Lichtfleckes mit konstanter Beleuchtungsstärke
und
F i g. 3 eine schematische Ansicht des Lichtabnahmesystems.
Der in F i g. 1 dargestellte Teststreifen eines photographischen Materials wurde schon in der Einführung
beschrieben. Es handelt sich z. B. um einen Teststreifen 1 eines Schwarz-Weiß-Photopapieres, auf dem ein Stufenke'l
aufbelichtet wurde. Die einzelnen Stufen 2i bis 2„
wurden durch verschieden starke Belichtung erzeugt. Die Schwärzung n:mmt hier von links nach rechts zu.
Die Meßaufgabe besteht darin, die optische Dichte der einzelnen Stufen auf dem Wege einer Remissionsmessung
zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird ein spaltförmiger Lich./Ieck3 konstanter Beleuchtungsstärke
erzeugt und die remittierte Lichtintensität für jede Stufe 2| bis 2„ gemessen.
Zur Erzeugung des Lichtfleckes 3 wire die in Fig. 2
dargestellte Anordnung benutzt. Sie besteht im Prinzip aus einer Lichtquelle mit Kondensor zur Beleuchtung
einer Spalthlende uhd eintr Optik zur Abbildung der
Spaltblende auf den Teststreifen. Als Lichtquelle dient eine WolframbandlamDe 4. Der DoüDclkondensor 5
sorgt für c;ne gleichmäßige AusleuchHsngder.Spaitbiende
6. Das Objektiv 7 civeugt zunächst paralleles Licht, das von einem zweiten Objektiv 8 auf den Teststreifen 1
fokussiert wird. Zwischen drr KoHen Objektiven 7 und 8
befindet sich ein 45° -Spiegel, der den Strahlengang um 90° umlenkt. Die Brennweiten der beiden Objektive
sind so gewählt, daß auf dem Teststreifen I ein vergrößertes Bild 3 der Spaltblende 6 erzeugt wird. Der
45°-Spiegel 9 bewirkt, daß das Licht annähernd senkrecht auf den Teststreifen 1 fällt.
Mit diesem Beleuchtungssystem erhält man auf dem Teststreifen 1 einen spaltförmigen Lichtfleck 3 mit
konstanter Leuchtdichte (Normbedingungen). In der Umgebung des Lichtfleckes 3 ist die Beleuchtungsstärke
vernachlässigbar
Das Abnahmesystem für das vom Spaltbild 3 remittierte Licht ist in Fig. 3 dargestellt. Die Abfrage
erfolgt hier in acht gleichmäßig über einen Kreis um den Mittelpunkt des spaltförmigen I.ichtfleckes .3 verteilten
gesonderten Abnahmesystemen 10i bis 10«, die die remittierte Strahlung in einem Winkel von 45r zur
positiven 2-Achse erfassen. Die Abnahmesysteme lOj— 10« sind hier schematisch als Pfeile dargestellt. Am
Beispiel 1O1 wird die optische Anordnung eines
Abnahmesystems stellvertretend für alle anderen Abnahmesysteine erläutert.
Die in Richtung des zu 10i gehörenden PfeMes
remittierte Strahlung gelangt auf den Spiegel 11. Von dort wird sie in einer Richtung zurückgeworfen, die mit
der negativen z-Ach^e einen Winkel λ = 30° bildet. Es
können jedoch auch andere Winkel zwischen 0 und 45? gewählt werden Der so zurückgeworfene Strahlengang
wird an einem zweiten Planspiegel 12 erneut reflektiert und mit Hilfe der Sammellinse 13 auf die Photokathode
des lichtelektrischen Wandlers 14 (Sekundärelektronenvervielfacher = 5EV) fokussiert. Der SEV14 ist in
Richtung der positiven z-Achse angeordnet (Ebene \.
Der zweite Spiegel 12 hegt parallel zur x-, >-Ebene.
Die .Schnittfigur des durch die Linse 13 gesammelten
Lichtes mit der ν', ι Fbene ist ein längliches Gebilde,
dessen Längsaiisdehniingsrichtung mit der \ Achse
cippn jcwici-n Winkel einschließt. Dieser Winkel hangt
hauptsächlich vom Azimut-Winkel des Abnahmesystemes und geringfügig von der sonstigen Dimensionierung
der Anordnung ab. Er kann durch eine elementare geometrische Konstruktion ermittelt werden. Die
Konstruktion ergab, daß der Winkel maximal etwa 10" erreichen kann. Die Schnittfigur der Abnahmesystunc
vereinigen sich daher in guter Näherung in einem einzigen länglichen Lichtfleck in der x'. v-Ebene. Der
Größe und Form dieses Gebildes kann die lichtempfindliche Fläche des SEVXA angepaßt werden. In der Praxis
betrug 7. B. die lichtempfindliche Fläche 2.5 χ I cm
Hiermit wurde eine optimale Anpassung erzielt.
Der Winkel λ, den der Strahlengang nach der Reflexion an dem ersten Planspiegel Il mit der
negativen z-Achse einschließt, muß in jedem 1 ,illc
zwischen 0 und 45° liegen. Würde man beispielsweise den Strahlengang Il in Richtung der positiven /Achse
direkt auf den SEV14 fallenlassen, so wurden die
Schnittfiguren des Lichtbündels in der λ', »Ebene in Abhängigkeit von dem Azimut-Winkel der Abnahmeebene
a'.le Winkel zwischen 0 und 90eC durchlaufen. Die
Lichtbündel der Abn.'hmesysteme 1Oi —10» würden
daher nicht in eine gemeinsame Schnittfigur übergehen.
Der i** F i g. 3 dargestellten Anordnung ist ein System
gleichwertig, bei dem der Spiegel 12 fehlt und der zwischen dem Spiegel 12 und dem SEV14 liegende Teil
des Strahlenganges an der Etane des Spiegels 12 gespiegelt ist. Eine solche Anordnung ist allerdings
selten praxisgerecht, weil in der Regel der Halbraum in der negativen z-Richtung für die Aufstellung optischer
Elemente nicht verfügbar ist.
Zu einem optisch äquivalenten Strahlengang kommt man jedoch, wenn lediglich die Lichtquelle 4 (Fig. 2)
und der 5EV14 (F i g. 3) miteinander vertauscht werden.
Claims (3)
1. Remissionsdensitometer zur Messung der
optischen Dichte von lichtempfindlichen Materialien mit einer Beleuchtungsoptik, die durch Abbildung
einer Lichtquelle auf einem Teststreifen des lichtempfindlichen Materials bei annähernd senkrechtem Uchteinfall einen spaltförmigen Lichtfleck
erzeugt und einem Lichtabnahmesystem, das einen Teil des von dem Teststreifen remittierten Lichtes
unter einem Winkel von 45° erfaßt und einem lichtelektrischen Wandler zuleitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtabnahmesystem
aus Λ-unabhängigen Teilsystemen (1Oi—1On) besteht,
die rotationssymmetrisch um den spaltförmigen Lichtfleck (3) angeordnet sind und miteinander
jeweils den Azimut-Winkel -^- einschließen und
daß zu jedem Teilsystem ein Planspiegel (11) gehört,
der die von dem Teststreifen (1) remittierte Strahlung in einer Richtung zurückwirft, die mit der
negativen Flächennormale des Streifens ζ einen
Winkel zwischen 0 und 45° einschließt und diese Strahlung auf einen weiteren parallel zur Ebene des
Teststreifens (1) angeordneten Spiegel (12) fällt, der die von dem ersten Planspiegel (U) ausgehende
Strahlung in Richtung auf den lichtelektrischen Wandler (14) umlenkt und daß zwischen dem
lichtelektrischen Wandler (14) und dem zweiten Spiegel (12) als abbildendes Element eine Linse (13)
angeordnet ist
2. Remis'ionsdensitometer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) der Beleuchtungsoptik und der li.ntelektrische Wandler
(14) des Abnahmesystcim miteinander vertauscht
sind.
3. Remissionsdensitometer nach Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl π der
Teilsysteme mindestens 6, vorzugsweise 8, beträgt
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762657156 DE2657156C3 (de) | 1976-12-16 | 1976-12-16 | Remissionsdensitometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762657156 DE2657156C3 (de) | 1976-12-16 | 1976-12-16 | Remissionsdensitometer |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2657156A1 DE2657156A1 (de) | 1978-06-22 |
DE2657156B2 true DE2657156B2 (de) | 1980-09-11 |
DE2657156C3 DE2657156C3 (de) | 1981-08-06 |
Family
ID=5995745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762657156 Expired DE2657156C3 (de) | 1976-12-16 | 1976-12-16 | Remissionsdensitometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2657156C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3226370A1 (de) * | 1982-07-14 | 1984-01-19 | Compur-Electronic GmbH, 8000 München | Remissionsmesskopf |
DE3303140A1 (de) * | 1983-01-31 | 1984-08-02 | Bruker Analytische Meßtechnik GmbH, 7512 Rheinstetten | Infrarot-spektrometer |
US5703692A (en) * | 1995-08-03 | 1997-12-30 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Lens scatterometer system employing source light beam scanning means |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH414345A (de) * | 1963-08-30 | 1966-05-31 | Gretag Ag | Anordnung für die Beleuchtung und Lichtsammlung in Geräten zur Ausmessung der Reflexionseigenschaften von Aufsichtsvorlagen, insbesondere für Aufsichtsdensitometer |
GB1321783A (en) * | 1971-03-11 | 1973-06-27 | Miles Lab | Illumination and light receiving device |
-
1976
- 1976-12-16 DE DE19762657156 patent/DE2657156C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2657156A1 (de) | 1978-06-22 |
DE2657156C3 (de) | 1981-08-06 |
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