DE2700959C2 - Verfahren zur Messung der photographischen Dichte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der photographischen Dichte von Teststreifen von Filmen und Papieren mit monoton ansteigender Dichte unter Verwendung eines Gleichlichtverfahrens, bei dem als photoelektrischer Wandler ein Sekundärelektronenvervielfacher mit linearer Kennlinie zwischen Lichtstrom und Photostrom angewendet wird. Als Meßgröße dient der Anodenstrom des Sekundärelektronenvervielfachers. Die Meßwerte werden nach Verstärkung einem Rechner zugeleitet, in dem sie verarbeitet werden.

Bei der Herstellung photographischer Materialien (Filme und Photopapiere) sind sensitometrische und densitometrische Prüfverfahren von großer Bedeutung. Zunächst wird auf einen Teststreifen eines photographischen Materials mit Hilfe eines Sensitometers eine monoton zunehmende Belichtung aufgebracht.

Der Teststreifen wird dann einer genormten photographischen Verarbeitung unterzogen und anschließend die optische Dichte der einzelnen Belichtungsstufen durch eine densitomeirische Messung bestimmt. Die densitometrische Messung umfaßt also die Auswertung der photographischen Dichte (Schwärzung) von photographischen Papier- und Papiersensitometerkeilen. Derartige Keile fallen als Prüfobjekte für die Eigenschaften von photographisehen Materialien in großen Mengen bei der Herstellung und Verarbeitung von photographischen Materialien an.

Im Laufe der Zeit sind zahlreiche Densitometer der verschiedensten Ausführungsarten bekanntgeworden. Im wesentlichen werden heute zwei Gerätetypen benutzt. Der eine Gerätetyp arbeitet mit einem Graukeil als Vergleichsobjekt. Geräte dieses Typs haben den Nachteil, den Graukeil bei der Messung bewegen zu müssen, was sich im Hinblick auf einen schnellen Meßvorgang ungünstig auswirkt. Überdies sind in bezug auf Gleichmäßigkeit und Dauerstabilität befriedigende Sensitometerkeile schwer zu erhalten. Daher benutzen neuere Geräte vorzugsweise rein elektrische Verfahren. Das bekannteste Meßverfahren beruht darauf, daß ein Sekundärelektronenvervielfacher (SEV) während des Meßvorganges auf konstanten Strom geregelt wird und die hierzu erforderliche Hochspannungsänderung gemessen wird. Letztere ist dann annähernd proportional der Dichte des im Strahlengang befindlichen Meßobjektes. Das Verfahren hat den grundsätzlichen Nachteil, daß eine Regelvorrichtung benötigt wird. Überdies ist die gemessene Spannung zwar annähernd proportional der Dichte. Jedoch sind die Abweichungen von der Proportionalitat immerhin so groß, daß Korrekturen angebracht werden müssen. Hierfür sind aufwendige und störanfällige Korrektureinrichtungen erforderlich, die überdies normalerweise nur für einen bestimmten SEV brauchbar sind. Beim Ersatz eines schadhaften SEV durch einen anderen muß in der Regel die Korrektureinrichtung neu eingestellt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein densitometrisches Meßverfahren zu entwickeln, das einerseits eine kurze Meßzeit und andererseits keine störanfälligen Korrektureinrichtungen erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß vor Beginn der Messung des Teststreifens ein Standard gemessen wird, dessen Dichte angenähert gleich der geringsten Dichte des Teststreifens ist und dann der Teststreifen von den Stellen der geringsten Dichte an bis zu den höchsten Dichten gemessen wird. Während der Messung wird rechnergesteuert die Verstärkung so umgeschaltet, daß das Ausgangssignal des Verstärkers immer in einen vorgegebenen Spannungsbereich fällt. Anschließend an die Messung der höchsten Dichten im Teststreifen werden nun Meßwerte mit verdunkeltem Strahlengang für die verschiedenen Verstärkerstellungen aufgenommen. Diese Meßwerte werden dann entsprechend der jeweils zugeordneten Verstärkerstufe von den Meßwerten des Teststreifens und des Standards abgezogen und alle Meßwerte mit einem Faktor multipliziert, der erforderlich ist, um den gemessenen Istwert des Standards auf einen Sollwert zu bringen.

Vorteilhaft wird ein hysteiresefreier Sekundärelektronenvervielfacherverwendet, der zweckmäßig in ei-

nem Strombereich von maximal 20 μΑ betrieben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Aufbau eines einfachen und durchsichtigen Densitometersystems. Dadurch wird die Fehlersuche sehr erleichtert. Das Densitometer ist wartungs- und servicefreundlich. Es kann mit einiachen Mitteln ein Testprogramm zur Überprüfung der Grundfunktionen aufgestellt werden. Durch eine Überprüfung der Dunkelströme und der Empfindlichkeiten kann man z. B. leicht erkennen, daß der Sekundärelektronenvervielfacher defekt ist.

Ein weiterer Vorteil liegt an dem großen dynamischen Meßbereich (Überstreichen von vier Dekaden). Ferner ist die kurze Meßzeit und die hohe Reprodu- ι ΐ zierbarkeit gegenüber den bisherigen densitometrischen Verfahren hervorzuheben. Die kurze Meßzeit ist im wesentlichen durch die Anwendung von Gleichlicht bedingt. Die hohe Reproduzierbarkeit wird durch die Standardisierungsmaßnahmcn erreicht, die in den Meßzykius eingefügt sind.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch den optisch mechanischen Aufbau eines auf dem erfindungsgemäßen Verfahren beruhenden Densitometer mit einem vereinfachten Blockschaltbild für die Meßwertverarbeitung.

Die Lichtquelle 1 wird mit Hilfe einer Kondensoroptik (nicht gezeigt) auf die gewünschte Stelle des jo Sensitometerkeiles 2 abgebildet. Die optische Achse ist mit 3 bezeichnet. Der Strahlengang kann durch eine Klappe 4 unterbrochen werden. Der Sensitometerkeil 2 kann mit Hilfe eines Präzisionsschlittens 5 senkrecht zur optischen Achse 3 bewegt werden. Der j j Schlitten 5 wird z. B. über eine Spindel 6 angetrieben. Angrenzend an den Sensitometerkeil ist auf dem Schlitten 5 ferner ein Remissionsstandard, z. B. eine Emailplatte 7 angeordnet.

Das von der Probe 2 remittierte Licht wird unter jo einem bestimmten Winkel abgefragt und mittels einer nicht gezeigten Optik (optiche Achse 8) auf einen Sekundärelektronenvervielfaohei 9 (SEV) fokussiert. Der Anodenstrom des SEV 9 wird mit dem Verstärker 10 verstärkt. Das verstärkte Signal wird über einen (nicht gezeigten) Multiplexer dem A/D-Converter Ii zugeleitet. Das gewandelte Signal wird im Rechner 12 verarbeitet. Vom Rechner aus kann über die Steuerleitungen 13 die Verstärkung des Verstärkers 10 geändert werden. Die Position des Präzisionsschlittens 5 wird durch einen elektrischen Weggeber 14 (hier durch ein mit dem Schlitten mechanisch verbundenes Potentiometer dargestellt) ebenfalls über den Multiplexer und den A/D-Converter 11, dem Rechner 12 mitgeteilt. Damit verfügt der Rechner 12 über die jeweilige Lagekoordinate des Schlittens 5 in Translationsrichtung.

Wie schon beschrieben, arbeitet das hier dargestellte Densitometer im GleichlichUerfahren. Dies entspricht der Grundschaltung eines SEV. Ein solches 6<j Verfahren stellt also das einfachste und durchsichtigste Meßverfahren mit einem SEV dar. Seiner tatsächlichen Anwendung standen jedoch zunächst erhebliche Schwierigkeiten entgegen, die seinen Einsatz bei Präzisionsmessungen verhinderten. Diese Schwierigkeiten beruhen hauptsächlich auf dem großen zu bewältigenden Meßbereich (Extinktion 0 bis etwa 4) in Kombination mit der geforderten hohen Reprodu

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55 zierbarkeit (einige pro mille bei Extinktion 0 und etwa 1 % bei Extinktion 4). Der große Meßbereich würde eine sehr hohe Auflösung de Meßsystems verlangen. Die hohe Reproduzierbarkeit läßt sich im allgemeinen mit einem SEV nicht erreichen. Dies liegt vor allem daran, daß der bei gleichem Lichtsignal abgegebene Anodenstrom von der Vorgeschichte des Meßvorganges abhängt. So ergeben sich z. B. unterschiedliche Anodenströme, wenn bei dem einer Meßvorgang der SEV von einem belichteten Zustand ausgeht, bei dem anderen vom verdunkelten usw. Diese Schwierigkeit tritt auch bei den seit einiger Zeit bekannten sogenannten hysteresefreien SEV auf.

Bei dem hier beschriebenen densitometrischen Meßverfahren werden die erwähnten Schwierigkeiten durch eine reproduzierbare Führung des gesamten Meßvorganges unter Einbeziehung von Standardisierungsmaßnahmen, durch Wahl spezieller, besonders günstig gewählter Betriebsbedingungen, durch Aufteilung des Meßbereiches in mehrere Abschnitte und durch konsequente Anwendung des Rechners zur Erfassung und Verarbeitung der Signale vermieden. Diese Maßnahmen gehen aus der nun folgenden Diskussion des Meßablaufes hervor: Vordem Beginn der eigentlichen Messung befindet sich der Standard 7 im Strahlengang 3. Die Dichte des Standards liegt in der Gegend des am wenigstens dichten Bereiches des Sensitometerkeiles 2 (Schleierbereich). Als SEV 9 wird ein hysteresefreier SEV, z. B. vom Typ 1P28/V1 von RCA verwendet. Der SEV 9 wird bei einem Anodenstrom von etwa maximal 20/μΑ betrieben. Bis zu dieser Strombelastung der SEV-Anode bleibt der SEV während der Messung reproduzierbar und Nichtlinearitäten werden vermieden. Andererseits ist der Strom groß genug, um auch noch in den höchsten Dichtebereichen einen genügend großen Meßstrom zu liefern. Der Verstärker 10 befindet sich im Meßbereich mit der geringsten Empfindlichkeit. Nun wird die zu messende Probe 2 auf den Präzisionsschlitten 5 in der Weise gelegt, daß die Bereiche geringer Dichte an den Standard 7 angrenzen. Der eigentliche Meßzyklus beginnt mit dem Drücken einer Starttaste. Dadurch setzt sich der Schlitten 5 mit dem Sensitometerkeil, z. B. von links nach rechts, in Bewegung. Die Meßwerte, die der Verstärker 10 abliefert und die Positionswerte vom Weggeber 14 werden vom Rechner 12 aufgenommen. Zunächst werden Meßwerte aufgenommen, die sich auf den Standard 7 beziehen. Diese Meßwerte werden gemittelt. Sodann werden die Meßwerte für den Schleierbereich der Probe 2 aufgenommen. Diese Werte liegen sehr nahe bei den Werten des Standards 7. Der SEV 9 befindet sich also in der gleichen Meßsituation wie bei der Aufnahme der Standardmeßwerte. Daher können die Meßweite des Schleierbereiches zuverlässig auf die des Standards bezogen werden. Dies ist besonders wichtig, weil die Reproduzierbarkeit im Schleierbereich sehr hoch (etwa 0,002 in der Dichte) sein muß. Beim Weiterlaufen des Schlittens 5 werden dann die Stellen zunehmender Dichte abgetastet und die zugeordneten Meßwerte aufgenommen. Kurz bevor die Dichte 1 erreicht wird, wird ein Signal vom Rechner 12 gegeben, das über die Steuerleitungen 13 den Verstärker 10 umschaltet. Die Verstärkung wird beispielsweise um den Faktor 10 erhöht. In ähnlicher Weise verläuft der Meßvorgang für die übrigen Stufen des Se.nsitormeterkeiles, bis von dem Weggeber 14 gemeldet wird, daß der Meßvorgang beendet ist. Nach Beendigung der Mes-

sung läuft der Schlitten 5 wieder in seine Ausgangsstellung. Hierbei wird die Klappe 4 geschlossen. Beim Rücklaufen des Schlittens 5 werden die Meßwerte in den verschiedenen Verstärkerstufen bei verdunkeltem Strahlengang abgenommen. Besonders wichtig ist die empfindlichste Stu^fe, weil hier bereits der Dunkcistrom des SEV eine wesentliche Rolle spielt. Dabei ist von Bedeutung, daß die Messung in abgedunkeltem Zustand in der empfindlichsten Verstärkerstufe unmittelbar an die Messung der Stellen mit der höchsten Dichte anschließt. Auch hier kann davon ausgegangen werden, daß sich zwischen der Messung der höchsten Dichte der Probe 2 und der Messung in abgedunkeltem Zustand der Zustand des SEV 9 nicht merklich verändert hat, so daß beide Messungen aufeinander bezogen werden können.

Die Verarbeitung der Meßwerte erfolgt so, daß zunächst von jedem Meßwert der Wert abgezogen wird, der in abgedunkeltem Zustand in der entsprechenden Vcrstärkerstellung gemessen wurde. Sodann werden alle Meßwerte mit einem Faktor multipliziert, der so bemessen ist, daß der gemessene Standardwert auf seinen Sollwert kommt. Der Standard 7 selbst bleibt in seinen optischen Eigenschaften unverändert. Eine Abweichung vom Sollwert kommt aber z. B. durch Alterung der Lichtquelle oder Empfindlichkeitsänderung der Apparatur zustande. Schließlich werden alle so korrigierten Werte logarithmiert. Das Ergebnis der Messung wird entweder über ein Registriergerät als Kurve ausgegeben oder es werden weitere Rechnungen (z. B. Ermittlung der Anstiege in gewissen Dichtebereichen^ aus°efiihrt. Durch die soeben °eschüderte Verfahrensweise wird mii einfachen und in ihrer Wirkung durchsichtigen Mitteln eine hinreichend reproduzierbare Messung der Dichte von Scnsitometcrkeilen (photographische Teststreifen) erreicht. Die ^r) beschriebene Verfahrensweise hat nicht nur Vorteile hinsichtlich der Reproduzierbarkeit. Auf Grund des einfachen Aufbaues können vor allem Fehler leichl erkannt, lokalisiert und beseitig weiden. Insbesondere können mit dem Rechner die Meßwerte für den Stan-

Hi dard laufend überwacht und die Meßwerte für die veruUiiKelic Stellung kontrolliert werden. Ein Fehlverhaiten des SEV 9 kann dann anhand dieser Werte schnell erkannt werden Besonders wichtig ist das Verhalten der Meßwerte im abgedunkelten Zustand, Meist deuten sich Fehler am SEV in der Weise an, daß diese Werte ungewöhnlich ansieigen. Auf Grund der eben erwähnten Korrekturen treten dann zwai noch keine Fehler in der Messung auf. Man erhall aber auf diese Weise rechtzeitig einen Hinweis darauf,

-'() daß der SEV 9 ausgewechselt werden muß.

Es versteht sich, daß die hier beschriebene Remissionsmessung an einem Photopapierteststreifen mil einer gewissen Modifizierung der Apparatur auch aul die Messung von Filmteststreifen in Transmission an-

:·) gewendet werden kann. Ebenso kann die Messung nacheinander oder gleichzeitig in mehreren Farber vorgenommen werden, wie dies bei der Prüfung vor Colorfilmen bzw. Colorphotopapieren erforderlich ist.

Anstelle eines Sekundärelektronenvervielfachers

jo können auch andere photoelektrische Wandler benutzt werden, die einen geringen Dunkelstrom unc

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der photographischen Dichte von Teststreifen von photographischen Materialien mit monoton ansteigender Dichte unter Verwendung des Gleichlichtverfahrens, bei dem als photoelektrischer Wandler ein Sekundärelektronenvervielfacher mit linearer Kennlinie zwischen Lichtstrom und Photostrom verwendet wird, dessen Anodenstrom gemessen wird und bei dem die Meßwerte verstärkt und einem Rechner zur Meßwertverarbeitung zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet,

a) daß vor Beginn der Messung des Teststreifens ein Standard gemessen wird, dessen Dichte angenähert gleich der geringsten Dichte des Teststreifen ist, sodann der Teststreifen von den Stellen der geringsten Dichte an bis zu den höchsten Dichten gemessen wird,

b) daß während der Messung rechnergesteuert die Verstärkung so umgeschaltet wird, daß das Ausgangssignal des Verstärkers immer in einen vorgegebenen Spannungsbereich fällt,

c) daß anschließend an die Messung der höchsten Dichten im Teststreifen Meßwerte mit verdunkeltem Strahlengang für die verschiedenen Verstärkerstellungen aufgenommen werden,

d) daß von den Meßwerten des Teststreifens und des Standards die Meßwerte bei verdunkeltem Strahlengang bei der jeweils zugeordneten Verstärkerstufe abgezogen werden und

e) daß sodann alle Meßwerte mit dem Faktor multipliziert werden, der erforderlich ist, um den gemessenen Istwert des Standards auf seinen Sollwert zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hysteresefrcier Sekundärelektronenvervielfacher verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärelektronenvervielfacher in einem Strombereich von maximal μΑ betrieben wird.