DE3855086T2

DE3855086T2 - Gerät zur Dichtemessung und seine Verwendung

Info

Publication number: DE3855086T2
Application number: DE3855086T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki C O Fuji Photo Komatsu; Shigeo C O Fuji Photo Fil Sato
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2008-05-05
Also published as: EP0290013B1; CN1014471B; CN1030980A; US5016203A; EP0290013A2; DE3855086D1; US4937764A; EP0290013A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Densitometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Densitometer ist bereits aus dem Dokument US-A- 4 552 458 bekannt, das ein Densitometer zur Blutanalyse beschreibt, bei dem eine Probe in eine Aufnahmekammer an der oberen Fläche des Densitometers eingesetzt wird.
Das Dokument EP-0 182 647 zeigt ein Reflektometer, das eine optische Kammer mit einer Lichtquelle zum Beleuchten, eine Testprobe und einen Reflexions-Photosensor besitzt, der auf von der Testprobe reflektiertes Licht reagiert mit Erzeugen eines Reflektanzsignals entsprechend der Reflektanz (Reflexionskraft) der Probe. In diesem Dokument wird die zu messende Probe (Teststreifen) in einem Halter gehalten.
Es sind zwei Arten von Densitometern gut bekannt: Durchlaßlicht-Densitometer zum Erfassen von Durchlaßdichtewerten gemessener Subjekte und Reflexionslicht-Densitometer zum Erfassen von Reflexionsdichtewerten gemessener Subjekte. Diese Densitometer sind bei der Bildaufzeichnung, wie bei der Photographie, beim Druck usw. weithin in Gebrauch, um Kennwerte der Bildaufzeichnungsmaterialien oder von auf Bildaufzeichnungsmaterialien aufgezeichneten Bildern zu messen. Auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Messungen wird ein Film zur Druckmessung zusammen mit einem Reflexionslicht-Densitometer eingesetzt. Dieser Druckmeßfilm ändert seine Farbe oder Magenta-Dichte mit der Druckänderung. Der Film wird dorthin gesetzt, wo ein Druck angewendet wird, so daß er seine Farbe wechselt. Dann kann die Filmverfärbung gemessen werden, um die Reflexionsdichte zu erfassen. Anhand einer Dichte/Druck-Umwandlungstabelle wird aus der gemessenen Dichte ein Druckwert erhalten.
Übliche Densitometer umfassen ein Gehäuse, das verschiedene Elemente wie Betriebsschaltungen, Meßgeräte, eine Stromquelle und dergleichen enthält, und einen separaten an dem Gehäuse angeschlossenen Meßkopf zum Erfassen von reflektiertem oder durchgelassenem Licht von einem zu messenden Subjekt. Ein solcher separater Meßkopf ist mit einem Lichtprojektionsmittel zum Projizieren von Licht zu dem Subjekt hin, einem Lichtempfangsmittel zum Empfang von Licht von dem Subjekt und einem Referenzlicht Erfassungsmittel zum Erfassen eines Teils des projizierten Lichtes als Referenzlicht versehen.
Allgemein ist es bei der Benutzung eines Densitometers notwendig, eine Nullpunkt-Korrektur an dem Densitometer vor einer tatsächlichen Messung eines Subjekts durchzuführen, um durch Umgebungsfaktoren wie Temperatur und Umgebungslichtbedingungen und durch interne Faktoren, wie Änderungen der Lichtquelle und der Lichtempfangselemente infolge von Alterung, verursachte Fehler zu vermeiden. Für die Nullpunkt-Korrektur werden Elemente mit bekannten Dichtewerten gemessen, um eine Differenz zwischen der gemessenen Dichte und der tatsächlichen Dichte zu kompensieren.
Praktisch wird ein Element mit niedriger Standarddichte mit dem zu korrigierenden Densitometer gemessen. Entsprechend dem Meßwert, der als ein Niedrigdichte-Standardwert bezeichnet wird, wird eine Nadel eines Meßgerätes des Densitometers so eingestellt, daß sie mit dem Standardwert niedriger Dichte ausgerichtet wird. Danach wird ein Element mit hoher Standarddichte durch das Densitometer gemessen. Auf die gleiche Weise wird die Meßgerätnadel zur Übereinstimmung mit dem Standardwert hoher Dichte eingestellt. Die Einstellung wird mehrmals wiederholt, um so die Meßgerätnadel gemäß den bekannten Niedrig- und Hoch-Standarddichtewerten zur Nullpunkt-Korrektur einzustellen.
Bei den üblichen Nullpunkt-Korrekturverfahren ist eine mehrmalige Nadeleinstellung zur Durchführung einer Nullpunkt- Korrektur notwendig, was ein ziemlich mühsamer Betrieb ist.
Die üblichen Dichtemesser sind wegen der getrennten Teile Gehäuse und Meßkopf unbequem zu behandeln und umherzutragen. Ein derartiger Meßkopf besitzt eine Meßfläche, an der eine Lichtschirmplatte mit darin ausgebildeter Meßöffnung angebracht ist, die auf ein zu messendes Subjekt aufgesetzt wird. Wenn das Subjekt klein ist, ist es deshalb mühevoll, die Meßöffnung genau auf das Subjekt auszurichten.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eichen von Dichte-Meßwerten zu schaffen, die keines Einstellvorgangs für die Nullpunkt-Korrektur benötigen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes Densitometer zu schaffen, das bequem im Gebrauch und handlich beim Transport ist.
Dieses Ziel wird erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Das Verfahren zum Eichen eines gemessenen Dichtewertes nach der vorliegenden Erfindung umfaßt folgende Schritte: Messen von Elementen mit hoher und niedriger bekannter Standarddichte zum Erfassen ihrer Dichtewerte, Erhalten und Speichern von Nullpunkt-Korrekturdaten aufgrund der Differenzen zwischen den Standarddichte-Meßwerten und den bekannten Standarddichtewerten und Eichen des gemessenen Dichtewertes eines Subjekts durch Benutzen der Nullpunkt-Korrekturdaten. Diese Nullpunkt-Korrekturdaten sind ein Ausdruck, der einen Koeffiziententerm und einen Konstantenterm umfaßt. Wenn α, K und RD jeweils ein Koeffizient bzw. eine Konstante oder ein gemessener Dichtewert sind, wird ein geeichter Dichtemeßwert R nach der folgenden Formel erhalten:
R = RD - α.RD - K.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausführen des Eichverfahrens für einen gemessenen Dichtewert umfaßt vorzugsweise einen aufrechtstehenden Gehäuseteil, der Betriebsschaltungen, eine Anzeigetafel, eine Stromquellenschaltung und dergleichen mit den zugeordneten Elementen und einen an einem Boden des Gehäuses angebrachten Meßkopf umfaßt. In diesem Meßkopf ist eine Öffnung ausgebildet, die durch eine zwischen einer Bodenseite und einer Vorderseite erstreckende Vertiefung bestimmt ist. Die Öffnung im Boden des Meßkopfes ist mit einer transparenten Platte bedeckt, und besitzt eine umgekehrt kegelstumpfförmige Meßapertur, unter welche ein zu messendes Subjekt gesetzt wird. Das Subjekt wird gemessen zum Erfassen einer Reflexionsdichte durch die Apertur, deren Innenfläche geschwärzt ist.
Es ist ein Etui vorgesehen, um das Densitometer darin zum Schutz und zum Transport aufzunehmen. Bei Benutzung des Densitometers wird das Etui vorteilhafterweise zum Ausführen einer Nullpunkt-Korrektur benutzt. Zu diesem Zweck ist der Koffer an seiner Innenbodenplatte mit Platten mit bekannten hohen bzw. niedrigen Standardwerten versehen. Durch Aufsetzen des Densitometers auf den Innenboden wird eine Nullpunkt-Korrektur leicht durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Densitometer vermeidet die Betätigung eines Einstellelementes, die üblicherweise zur Ausführung einer Nullpunkt-Einstellung durchgeführt wird. Das Densitometer, das einstückig gefertigt wird, ist bequem zu handhaben und handlich zu tragen. Bei dem erfindungsgemäßen Densitometer ist eine Apertur in einer an einem Boden eines Meßkopfes angebrachten transparenten Platte ausgebildet, die auch die Lichtprojektions- und Lichtmeßmittel enthält. Dadurch läßt sich die Meßapertur ziemlich leicht auf ein zu messendes Subjekt aufsetzen. Da die Meßapertur in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes ausgebildet ist und eine geschwärzte Innenfläche besitzt, kann sie unerwünschtes reflektiertes Licht auffangen, wenn es dort auffällt.
Zusätzlich kennzeichnet sich das Meßverfahren nach der vorliegenden Erfindung dadurch, daß ein Mittelwert aus einer Vielzahl von Meßwerten genommen wird, so daß eine genaue Dichtemessung bewirkt wird. Das erfindungsgemäße Densitometer ist ausgelegt, eine Messung auszusetzen und eine Warnung abzugeben, wenn die Batterieleistung einen geringeren als einen vorbestimmten Pegel hat, so daß Fehlmessungen ausgeschaltet werden. Da zur Herstellung der Nullpunkt-Korrektur benutzte Standard-Dichteplatten in einem Etui befestigt sind, können die Standard-Dichteplatten nicht verloren gehen.
Die angeführten und andere Objekte und Merkmale werden offensichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bei Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbildes eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Densitometers ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines in dem Densitometer nach Fig. 1 aufgenommenen Meßkopfes ist;
Fig. 3 eine Seitenschnittansicht ist, die den Meßkopf der Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Teil einer an dem Boden des Meßkopfes der Fig. 2 angebrachten transparenten Platte zeigt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer das Verfahren der vorliegenden Erfindung verkörpernden Schaltung zeigt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, das eine allgemein Meßabfolge zeigt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Nullpunkt-Korrekturbetriebsvorganges ist;
Fig. 8 ein Flußdiagramm einer Abfolge von Datenzugriff ist;
Fig. 9 ein Flußdiagramm einer Meßabfolge ist;
Fig. 10 eine Zeitablaufkarte der Beziehung zwischen Datenabholung und Lampenblinken ist;
Fig. 11 eine erläuternde Graphik für die Nullpunkt-Korrekturdaten ist;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Etui mit geöffnetem Deckel zeigt;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht des Etuis der Fig. 12 während des Ausführens einer Nullpunkt-Korrekturmessung ist; und
Fig. 14 eine Draufsicht auf das Etui der Fig. 12 zur Aufnahme des Densitometers nach Fig. 1 ist.
In Fig. 1 ist ein Reflexionslicht-Densitometer gezeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert. Wie gezeigt, ist das einen Meßkopf in sich enthaltende Densitometer handlich und tragbar ausgeführt. Das Densitometer besteht vorzugsweise aus Kunststoffmaterial und hat ein allgemein rechtwinkliges kastenförmiges und aufrechtstehendes Gehäuse 10, das sich aus Gründen der Gebrauchsstabilität zum Boden hin verbreitert. Das Gehäuse 10 des Densitometers 1 ist mit einer Digitalanzeigetafel 11 versehen, die in einem oberen Abschnitt seiner Vorderwand vorgesehen ist zum Anzeigen eines Dichtemeßwertes, und mit einem Schiebe-Hauptschalter 12, einem Druckknopf-Schalter 13 zum Starten der Messung und einem Schalter 14 zum Ausführen von Nullpunkt-Korrektur, wobei alle Schalter 12, 13 und 14 in einer Seitenwand vorgesehen sind. Der Schalter 14 sitzt innerhalb einer Vertiefung 15 und unter der Oberfläche der Seitenwand, um eine ungewollte Betätigung zu verhindern.
Am Boden des Gehäuses 10 ist eine Meßkopfanordnung 17 eingebaut. Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, besitzt die Meßkopfanordnung 17 einen Kopfblock 17a aus wärmebeständigem Kunststoffmaterial, wie ABS-Harzen. Das Material für den Kopfblock 17a wird im Hinblick darauf ausgewählt, daß verhindert wird, daß die Strahlung von einer Lampe auch nicht in geringfügigem Maße auf eine Schaltplatine durchgelassen wird, die ein Licht aufnehmendes Element und einen Verstärker enthält. Der Kopfblock 17a ist mit Durchgangsbohrungen 19 und 20 ausgebildet, die zu einer Vertiefung 16 reichen. Die Vertiefung 16 ist in einer Vorderseite und einer Bodenseite des Kopfblockes 17a ausgebildet und besitzt eine geneigte obere Wandfläche 16a, um einem Beobachter Einblick von oben zu gestatten. Die Durchgangsbohrung 19 ist um etwa 45º geneigt und nimmt einen Lampenhalter 22 mit einer darin befindlichen Lampe 21 auf, um Licht auf ein Meßsubjekt 31 zu richten. In das untere Ende der Durchgangsbohrung 19 ist eine lichtdichter Abschlußhülse 23 mit einer an ihrem unteren Ende ausgebildeten Öffnung 23a engesetzt. Diese Öffnung 23a dient als Festblende zur Beeinflussung des Lichtstrahles der Lampe 21.
Die Durchgangsbohrung 20 ist in dem Kopfblock 17a relativ zum Boden vertikal ausgebildet, um darin eine Linse 25 fest aufzunehmen, die dort durch einen Haltering 26 befestigt ist. An dem Boden der Durchgangsbohrung 20 ist eine lichtdichte Hülse 27 mit einer an ihrem Bodenende ausgebildeten Öffnung 27a angebracht, die als feste Feldblende für die Linse 25 dient.
Die Unterseite der Vertiefung 16 ist mit einer transparenten Platte 30 versehen, die mit der unteren Fläche des Kopfblockes 17a bündig liegt. Die transparente Platte 30 erlaubt es, das Meßsubjekt 31 dadurch zu sehen. In dieser transparenten Platte 30 ist eine umgekehrt kegelstumpfförmige Meßapertur ausgebildet, die sich zu der Unterseite hin an einer Überschneidung der optischen Achsen L1 und L2 des Lichtstrahls bzw. der Linse 25 verengt. Wie im einzelnen in Fig. 4 gezeigt, besitzt die Meßapertur 32 eine untere Kante 32a mit verringertem Durchmesser von z.B. ca. 2 mm, um es zu ermöglichen, ein schmales oder kleines Subjekt zu messen. Bei einem Versuch, die Bodenkante 32a der Meßapertur gleichmäßig zu beleuchten, wurde der zentrale Abschnitt der Meßapertur 32 so ausgebildet, daß eine mit etwa 45º geneigte Innenwand entsteht. Bei dieser Ausführung besitzt die obere Kante 32b der Meßapertur 32 einen Durchmesser von ca. 4 mm. Die Innenwand der Meßapertur 32 ist, wie in Fig. 4 bei 33 gezeigt, geschwärzt, um dort von der Lampe 21 auffallendes Licht daran zu hindern, zu dem Meßsystem reflektiert zu werden und zu verhindern, daß ein Teil des durch das Subjekt reflektierten Lichtes dort hindurchtritt.
An der Oberseite des Kopfblockes befindet sich ein Filter 35 zum Durchlassen eines bestimmten Wellenlängenbereiches des von dem Subjekt 31 reflektierten Lichtes. Bei dieser Ausführung wird ein Grünfilter benutzt, um Licht mit dem Wellenlängenbereich von Magenta durchzulassen. Über dem Filter 35 ist in dem Kopfblock 17a eine Schaltplatine 36 angebracht mit zwei Lichtaufnahmeelementen 36a und 36b, einem logarithmischen Verstärker usw. Das Lichtaufnahmeelement 36a sitzt über der Durchgangsbohrung 20, um von dem Subjekt 31 reflektiertes Licht aufzunehmen und photoelektrisch zu wandeln. Das andere Lichtaufnahmeelement 36b, das über einer zur Durchgangsbohrung 19 führenden vertikalen Durchgangsbohrung 37 angebracht ist, ist vorgesehen, um einen Teil des von der Lampe 21 emittierten Lichtes als Referenzlicht aufzunehmen. Es ist zu bemerken, daß das Filter 35 weggelassen wird, wenn eine Schwarz/Weiß-Dichte erfaßt werden soll, und daß austauschbare Filter es ermöglichen, z.B. drei Farbreflexionsdichtewerte zu erfassen.
Fig. 5 zeigt nun eine in dem Densitometer benutzte Steuerschaltung 1, bei der Ausgangssignale von der Lichtaufnahmeelementen 36a und 36b zu den logarithmischen Verstärkern 40 bzw. 41 geführt und dort in logarithmische Werte gewandelt werden. Jedes logarithmische Ausgangssignal von den Verstärkern 40, 41 wird durch einen Subtrahierer 42 zu einem Dichtesignal bearbeitet, das periodisch durch einen A/D-Wandler 43 in ein Digitalsignal gewandelt wird, welches der Dichtemeßwert ist. Die N so digital gewandelten Dichtewerte werden zur CPU 44 geleitet und in einen Speicher 45 eingespeichert. Die CPU 44 ist vorgesehen, um der Reihe nach verschiedene Elemente in einem im Speicher 45 enthaltenen programmierten Steuerablauf der Betriebsvorgänge zu steuern.
In dem Gehäuse 10 des Densitometers 1 ist austauschbar eine Vielzahl von Batterien 48 eingesetzt und mit einer Stromversorgungsschaltung 47 und einer Leistungsprüfschaltung 48 durch den Hauptschalter 12 verbunden. Diese Stromversorgungsschaltung 17 führt bei eingeschaltetem Hauptschalter 12 den verschiedenen elektrischen Elementen eine Konstantspannung zu. Vier in das Densitometer 1 eingesetzte Batterien 46 der Einheit 3 erlauben ca. 10 000 Meßvorgänge. Wenn mehr als 10 000 Messungen ausgeführt werden, nimmt die verfügbare Leistung dieser Batterien 46 allmählich ab. Falls die verfügbare Leistung der Batterien 46 unter einen bestimmten Pegel absinkt, ändern die Lampe 21 und die logarithmischen Verstärker 40 und 41 ihre Auslegungscharakteristiken, so daß sich Fehlmessungen ergeben können. Um derartige Fehlmessungen zu verhindern, ist die Batterieprüfschaltung 48 vorgesehen, um die augenblickliche Spannung der Batterien 46 zu erfassen und ein die Änderung der Batterie anzeigendes Warnsignal an die CPU abzugeben, wenn diese Spannung unter einen bestimmten Pegel abfällt.
Vorzugsweise wird eine Flüssigkristall-Anzeigetafel als Anzeigetafel 11 benutzt, um eine vierstellige Zahlenanzeige 11a, eine Anzeige 11b des Nullpunkt-Eichbetriebes durch ein Symbol "ADJ" und eine Dichtepegelanzeige 11c "HI" oder "LO" anzuzeigen, was bedeutet, daß entweder die hohe oder niedrige Standarddichte beim Nullpunkt-Korrekturbetrieb gemessen wird oder gemessen wurde, sowie eine den Batteriewechsel anzeigende Symbolmarkierung 11d. In dem Speicher 45 sind eine Anzahl von Kanälen von Kombinationen verschiedener Hoch- und Niedrigstandard-Dichtewerten gespeichert. Einer dieser Kanäle wird durch eine Kanalwahlschaltung 50 aufgrund der durch das Ergebnis der Messung der Hoch- und Tiefdichteplatten erhaltenen Hoch- oder Niedrigstandard-Dichtewerte angewählt. Diese Kanalauswahl wird normalerweise durch den Hersteller des Densitometers 1 getroffen. Zum Auswählen eines von beispielsweise bei dieser Ausführung vier Kanälen sind zwei Dip-Schalter 51a und 51b vorgesehen. Entsprechend den durch diese Dip-Schalter 51a und 15b geschaffenen kodierten Signale wird ein gewünschter Kanal bezeichnet. In Fig. 5 ist auch ein Summer 49 gezeigt.
Mit Bezug auf Fig. 6 bis 10 wird nun eine detaillierte Erklärung der Meßvorgänge gegeben. Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm der allgemeinen Meßfolge, wobei der erste Schritt in Fig. 6 darin besteht, den Hauptschalter 2 anzuschalten. Nachfolgend wird das Densitometer 1 in einem zweiten Schritt in den Nullpunkt-Korrekturmodus des Betriebes umgeschaltet. Dann wird das Densitometer 1 in den Meßmodus des Betriebes umgeschaltet, um periodisch das Subjekt 9 zu messen, bis der Hauptschalter 2 abgeschaltet wird.
Bei dem Nullpunkt-Korrekturmodus, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, läßt das Densitometer 1 die Anzeigetafel 11 eine vierstellige Zahl 11a, die Nullpunkt-Korrekturmodusanzeige "ADJ" 11b und eine Dichtepegelanzeige 11c "HI" oder "LO" blinken. Nach dem Übergang des Betriebsmodus in den Nullpunkt-Korrekturmodus wird das Densitometer 1 auf ein Etui (wie im einzelnen später beschrieben) aufgesetzt, um die in dem Etui befestigten Hoch- und Niedrigstandard-Dichteplatten zu messen und so die Nullpunkt-Korrekturdaten zu schaffen. Insbesondere wird beim Aufsetzen des Densitometers 1 auf eine besondere Position im Etui die Transparentplatte 30 des Densitometers 1 mit den Standarddichteplatten A bzw. B in Berührung gebracht (die in Fig. 12 deutlich dargestellt sind), und gleichzeitig wird der Nullpunkt-Korrekturschalter 14 durch eine an einer Seitenwand des Etuis vorgesehene Nase angeschaltet, um die Messung zu beginnen. Es kann zuerst die eine oder die andere Standarddichteplatte gemessen werden.
Wie in Fig. 10 gezeigt, wird, sobald die Messung beginnt, die Lampe 21 während einer vorbestimmten Beaufschlagungszeit T1 von z.B. 0,9 s eingeschaltet, um die Standarddichteplatte H oder L mit einem Lichtpunkt zu beleuchten, der durch die Bodenöffnung 23a der lichtdichten Hülse 23 in die Apertur 32 der transparenten Platte 30 gebildet wird. Das durch das Subjekt 31 reflektierte Licht tritt durch die Meßapertur 32 und die lichtdichte Hülse 20 hindurch und erreicht durch die Linse 25 und das Filter 35 das Lichtaufnahmeelement 36a. Das Lichtaufnahmeelement 36a ergibt ein der empfangenen Lichtintensität entsprechendes Ausgangssignal. Andererseits wird ein Teil des von der Lampe 21 emittierten Lichtes als Referenzlicht durch das Lichtaufnahmeelement 36b aufgenommen. Das Lichtaufnahmeelement 36b erzeugt ein der aufgenommenen Lichtintensität entsprechendes Ausgangssignal.
Die Ausgangssignale der Lichtaufnahmeelemente 36a und 36b werden durch die logarithmischen Verstärker 41 bzw. 42 logarithmisch transformiert und verstärkt, und dann zu dem Subtrahierer 42 geleitet, bei dem eine Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen als ein Reflexionsdichtesignal erhalten wird. Nach dieser Subtraktion wird das Dichtesignal einer Analog/Digital-Wandlung im A/D-Wandler 43 unterworfen. Da bei eingeschaltetem Hauptschalter 12 die Lichtaufnahmeelemente 36a und 36b, die logarithmischen Verstärker 40 und 41 und die anderen Geräte im Betrieb gehalten werden, wird das Reflexionsdichtesignal periodisch fortlaufend durch den Subtrahierer 42 abgegeben, auch wenn die Lampe 22 abgeschaltet wird. Jedoch wird, wie später beschrieben, das Reflexionsdichtesignal nur dann aufgenommen, wenn die Lampe 21 eingeschaltet gehalten ist.
Wie in Fig. 8 gezeigt, holt die CPU 44 nach dem Aufleuchten der Lampe 21 ein Ausgangssignal von dem Spannungsprüfkreis 48, um zu überprüfen, ob die Spannung der Batterien 46 über dem vorgegebenen Pegel liegt, bevor die gemessenen Reflexionsdichtedaten aufgenommen werden. Der Spannungsprüfkreis 48 vergleicht die aktuelle Spannung der Batterien 46 mittels eines Komparators mit einer Referenzspannung, um ein Binärsignal zu schaffen und zu warnen, wenn die Spannung der Batterien 46 unter der Referenzspannung liegt. Falls das Warn-Binärsignal gegeben wird, hält die CPU 44 die Folgesteuerung des Betriebs an und läßt die Batteriemarkierung 11b, die vierstellige Zahl 11a, das Zeichen für den Nullpunkt-Korrekturmodus "ADJ" 11b und die Dichtepegelzeichen "HI" oder "LO" mit einer gewissen Zeitperiodizität blinken. Gleichzeitig wird der Summer 49 angeschaltet, um ein positives Warnsignal abzugeben, das Batteriewechsel anzeigt. Nach dem Batteriewechsel wird das Densitometer 1 zu dem Nullpunkt-Korrekturmodus zurückgeführt.
Wie in Fig. 10 gezeigt, steuert die CPU 44, wenn eine Zeitlänge T2 (z.B. 0,5 s) abgelaufen ist, die erforderlich ist, damit die Lampe 21 eine stabile Leuchtintensität erreicht, den A/D- Wandler 43 mit einer vorbestimmten Zeitperiode T3 (z.B. 0,1 s) an, um mehrmals, z.B. viermal, A/D-Wandlungen durchzuführen. Der A/D-Wandler 43 kann durch den Subtrahierer 42 abgegebene Probenreflexionsdichte-Signale viermal abtasten, um diese Signale in Digitalsignale gemessener Reflexionsdichtedaten zu wandeln. Dieses Abtasten ist im wesentlichen äquivalent zur viermaligen Messung des Subjekts. Die sich ergebenden vier Dichtesignale werden der CPU 44 zugeleitet und dann im Speicher 45 gespeichert. Falls die Batteriespannung 46 zu niedrig ist, gibt die CPU 44 kein Anzeichen, der A/D-Wandler 43 arbeitet nicht und deswegen wird dann kein Dichtesignal zur CPU 44 geleitet.
Da die Daten der Dichtesignale möglicherweise infolge einer zeitlichen Leuchtdichteänderung der Lampe 21, Übergangskenngrößen der logarithmischen Verstärker 40, 41, Rauschen und dergleichen gestreut sein können, wird ein Mittelwert aus zwei der vier Dichtesignale abgeleitet unter Weglassen des Maximal- und des Minimalwertes, und dieser Mittelwert wird als Meßwert der Standarddichte bezeichnet.
Da gewisse niedrige und hohe Standarddichtewerte durch die Kanalauswahl-Schaltung 50 bezeichnet werden, werden die tatsächlich gemessenen Werte der Standarddichte überprüft, um zu bestimmen, welcher Standarddichte sie nahekommen. Wenn beispielsweise der Meßwert der Standarddichte gleichartig einem Niedrigstandard-Dichtewert R&sub1; ist, wird bestimmt, daß die Niedrigstandard-Dichteplatte gemessen wird und die Pegelbezeichnung 11b "LO" wird an der Anzeigetafel 11 angezeigt. Gleichzeitig wird die den Dichtemeßwert bezeichnende vierstellige Zahl 11a, und die Anzeige "ADJ" 11b an der Anzeigetafel angezeigt. Um anzuzeigen, daß die Messung im Nullpunkt-Korrekturmodus ausgeführt wird, blinkt die Anzeige an der Tafel 11.
Danach wird eine andere Standarddichteplatte, z.B. eine Hochstandard-Dichteplatte, auf die gleiche Weise gemessen, wie vorher mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben. Der sich ergebende Wert wird digital an der Anzeigetafel 11 angezeigt, wie auch die Anzeigen "HI" und "ADJ".
Nach Abschluß der Messungen der Hoch- und Niedrig-Standard- Dichteplatten sorgt die CPU 44 für Nullpunkt-Korrekturdaten. Wie in Fig. 11 gezeigt, sind zwei Dichtelinien A und B vorhanden, von denen eine durchgezeichnete für die richtigen Standarddichten repräsentativ ist und die strichpunktiert gezeichnete andere für die tatsächlich gemessenen Dichtewerte, die sich voneinander unterscheiden. Nach Fig. 11 stellen RL und RH jeweils einen Niedrigstandard-Dichtewert der Niedrig-Standarddichteplatte dar, wie sie durch Angabe des einen Kanals vorgegeben sind, und einen Hochstandard-Dichtewert der Hochstandard- Dichteplatte, durch Bezeichnung des anderen Kanals vorgegeben. R&sub1; und R&sub2; sind die gemessenen Standarddichtewerte der Niedrig- bzw. der Hochstandard-Dichteplatte.
Beim Durchziehen einer (gestrichelt gezeichneten) geraden Linie durch den Niedrigstandard-Dichtewert R&sub1; und parallel zur Standarddichtelinie A wird der Meßwert der Dichte RD geeicht als ein Dichtewert R unter Benutzung des folgenden Ausdrucks:
R = RD - X - K, .... (1)
wobei K ein von dem Dichtemeßwert RD unabhängiger konstanter Term ist und X ein Koeffiziententerm, der sich in Abhängigkeit von dem Dichtemeßwert RD ändert und ausgedrückt wird durch X = α.RD ( wobei α ein Koeffizient ist).
Deswegen kann der Eichausdruck (1) wie folgt umgeschrieben werden:
R = RD - α.RD - K .... (2)
Der Koeffizient α und die Konstante K werden wie folgt ausgedrückt:
K = R&sub1; - RL .... (3)
= [ (R&sub2; - RH) - K] / (R&sub2; - R&sub1;) .... (4)
Durch Einsetzen des Koeffizienten α und der Konstante K in den Eichausdruck (2) wird der folgende Ausdruck erhalten:
Die CPU 44 errechnet die Konstante K und den Koeffizienten α durch Benutzen der Ausdrücke (3) und (4), und das Rechenergebnis wird als Nullpunkt-Korrekturdaten im Speicher 44 gespeichert. Nachdem das Erzeugen der Nullpunkt-Korrekturdaten und die Einspeicherung derselben vollendet ist, schaltet die CPU 44 den Summer 49 an, um so anzuzeigen, daß eine Nullpunkt-Korrekturbestimmung fertiggestellt ist. Gleichzeitig verschwinden die Anzeigen "ADJ" und "HI", und die Anzeigetafel 11 geht von der Blinkanzeige in die Daueranzeige über. In der Praxis wird, wenn sich die Nullpunkt-Korrekturdaten ergeben haben, bevor die Anzeige der der Anzeigetafel 11 ausgeschaltet wird, der zuletzt gemessene Dichtewert im wesentlichen kontinuierlich angezeigt.
Zum Messen einer Dichte des Subjekts 31 wird das Densitometer 1 gemäß Fig. 1 auf das Subjekt 31 aufgesetzt. Unter Beobachtung des Subjekts 31 durch die vordere Vertiefung 16 wird ein Meßbereich 31a des Subjekts 31 einfach unter die Meßapertur 32 gesetzt. Danach wird der Meßschalter 13 gedrückt, um einen Meßvorgang zu starten.
Wie in Fig. 9 gezeigt, wird, wenn der Meßschalter 13 gedrückt und damit eingeschaltet ist, die Lampe 21 für kurze Zeit beaufschlagt, um Licht zu emittieren. Während dieser kurzzeitigen Lichtaussendung werden die Batterien 46 geprüft und wird eine Vielzahl von Daten erhalten. Aufgrund der erhalten Daten wird ein gemessener Dichtewert für das Subjekt 31 errechnet. Dieser gemessene Dichtewert wird geeicht unter Benutzung der bei dem Nullpunkt-Korrekturmodus erhaltenen Korrekturdaten. Insbesondere liest die CPU 44 den Koeffizienten α und die Konstante K aus dem Speicher 45 aus, wo sie eingespeichert wurden, und setzt diese zum Errechnen des kalibrierten Meßwertes in den Eichausdruck (2) ein.
Wenn beispielsweise die Werte RL,und R2 jeweils 0,05; 1,30; 0,08 bzw. 1,40 sind, errechnen sich der Koeffizient α und die Konstante K in folgender Weise:
α = 0,05
K = 0,03.
Falls der gemessene Wert 1,00 ist, wird der kalibrierte Meßwert R erhalten durch Einsetzen des Koeffizienten und dieser Konstanten in den Ausdruck (2), wodurch sich 0,98 ergibt. Dieser geeichte Meßwert wird der Anzeigetafel 11 angezeigt und der Summer 49 ertönt, um anzuzeigen, daß der Meßvorgang beendet ist. Die Anzeige des geeichten Meßwertes R wird bis zum Beginn der nächsten Messung kontinuierlich fortgesetzt.
Durch Anschließen eines Druckers an dem Densitometer 1 ist es möglich, eine Datenübertragung zum Drucker durchzuführen und die Daten der Reflexionsdichtewerte und ihrer reduzierten Größen auszudrucken.
Es wird auf Fig. 12 bis 14 verwiesen, die ein Densitometer-Etui zum Schutz und zur Beförderung zeigen. Wie gezeigt, besitzt das Etui 60, in dem das in Fig. 1 gezeigte Densitometer 1 zur Lagerung oder zum Transport aufbewahrt wird, einen Hauptetui- Abschnitt 63 mit einer Bodenplatte 64, an der die Hochstandard- Dichteplatte H und die Niedrigstandard-Dichteplatte L angebracht sind. Als diese Standarddichteplatten H und L sind bei dieser Ausführung Flachklötze benutzt. Diese Standarddichteplatten oder -klötze H und L sind in Vertiefungen 64a bzw. 64b aufgenommen und dort jeweils so festgeklebt, daß ihre Oberflächen 65a bzw. 65b mit der Oberfläche der Bodentafel 64 bündig liegen. Diese Standarddichteplatten H und L können verschiedene Formen annehmen, z.B. sehr dünne Platten, und können auch zu einer Platte vereinigt werden, wenn ein Genauigkeitsverlust zugelassen wird.
Wie in Fig. 12 und 13 gezeigt, sind seitliche Vertiefungen 68 und 69 an der inneren Seitenwand 67 ausgebildet, an die eine Seitenwand des Densitometers 1 angelegt wird, wenn dieses zur Nullpunkt-Korrektur auf die Bodenplatte 64 des Etuis 63 gestellt wird. Beim Einsetzen der Seitenwand des Densitometers 1 in die seitlichen Vertiefungen 68 oder 69 sitzt die Meßapertur 32 des Densitometers 1 genau über der Hoch- bzw. Niedrigstandard-Dichteplatte H bzw. L. Innerhalb der jeweiligen Seitenvertiefungen 68 und 69 ist jeweils eine Nase 68a bzw. 69a vorhanden, welche den Nullpunkt-Korrekturschalter 14 des Densitometers 1 erfaßt und einschaltet, sobald die Seitenwand des Densitometers 1 in der jeweiligen Vertiefung 68 oder 69 sitzt. Ein Deckel 62 ist vorgesehen mit einem integral an dem Deckel 62 über ein Gelenk 72 angeformten Vorsprung 70, der in eine Eingriffvertiefung 71 an der Außenseite der Seitenwand 67 des Etuis 63 eingreift. Die Oberseite 74 des Deckels 62 und der Boden 64 des Gehäuses 63 sind entsprechend der Außenform des Densitometers 1 geformt.
Vor dem Beginn einer Messung wird, wenn der Hauptschalter 13 gedrückt wird, um das Densitometer mit Strom zu versorgen, das Densitometer 1 in den Nullpunkt-Korrekturbetriebszustand versetzt. Danach wird das Densitometer 1 auf die Bodenplatte 64 des geöffneten Etuis 60 aufgesetzt, um die Hochstandard-Dichteplatte H oder die Niedrigstandard-Dichteplatte L zu messen. Wie vorher beschrieben, wird die Meßapertur 32 des Densitometers 1 genau durch Einsetzen der Seitenwand des Densitometers 1 in die seitlichen Vertiefungen 68 oder 69 auf die Hoch- oder die Niedrigstandard-Dichteplatte H oder L gesetzt. Wenn die Seitenwand des Densitometers 1 vollständig z. B. in der Vertiefung 68 der Seitenwand 67 des Etui-Hauptabschnittes 63 aufgenommen ist, sitzt die Meßapertur 32 des Densitometers 1 korrekt auf der Hochstandard-Dichteplatte 64a und gleichzeitig drückt die Nase 68a zum Einschalten auf den Nullpunkt-Korrekturschalter 14. Dadurch beginnt die Messung in der vorher beschriebenen Reihenfolge.
Nach der Verwendung des Densitometers 1 wird das Densitometer 1 in das Gehäuse mit der Rückseite nach unten eingesetzt, wie in Fig. 14 gezeigt, und dann wird der Deckel 62 geschlossen. Dieses Etui nimmt das Densitometer dicht auf, zur Bequemlichkeit des Transportes des Densitometers 1.
Es ist selbstverständlich zu verstehen, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen in Form, Einzelheiten, Anordnung und Abmessung der Teile ausgeführt werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen, der, allgemein festgestellt, aus der in den beigefügten Ansprüchen umschriebenen Materie besteht.

Claims

1. Tragbares Densitometer 1, welches umfaßt:

ein Gehäuse (10), mit dem mit einer Hand umgegangen werden kann;

ein Lichtprojektionsmittel (19, 21, 22, 23) zum Beleuchten einer Meßapertur (32) unter einem Winkel mit einem Lichtfleck;

ein Lichtmeßmittel (36a) zum Aufnehmen von senkrecht von einem zu messenden Subjekt (31) durch die Meßapertur (32) reflektierten Licht;

ein Referenzlicht-Meßmittel (36b) zum Messen eines Teils des Lichtes von dem Projektionsmittel;

eine Rechenschaltung zum Errechnen einer Dichte aufgrund von Ausgangssignalen von dem Lichtmeßmittel (36a) und dem Referenzlicht-Meßmittel (36b);

eine Anzeigetafel (11) zum Anzeigen eines durch die Rechenschaltung errechneten Dichtewertes; und

einer Batterie (46) zur Stromversorgung für die vorher erwähnten Mittel,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse (10) einen an seinem Boden angebrachten Meßkopfkörper (17) aufweist, in dem Lichtprojektionsmittel und Lichtempfangsmittel aufgenommen sind, wobei der Kopfkörper (17) mit einer sich zwischen ihrer Vorderseite und Bodenseite erstreckenden Vertiefung (16) ausgebildet ist, wovon am Boden an einer transparenten Platte (30) mit darin ausgeformter Meßapertur (32) so angebracht ist, daß das Subjekt (31) von der Vorderseite aus durch die Vertiefung (16) beobachtet werden kann, wenn die transparente Platte zum Messen auf das Subjekt gesetzt ist;

wobei die Meßvorrichtung (32) bestimmt ist durch eine als umgekehrter Kegelstumpf ausgebildete Öffnung mit geschwärzter Innenfläche.

2. Tragbares Densitometer nach Anspruch 1, bei dem die Apertur (32) einen Durchmesser von weniger als ca. 2 mm besitzt.

3. Tragbares Densitometer nach Anspruch 2, bei dem der Meßkopfkörper (17) aus einem hitzebeständigen schwarzen ABS- Kunststoffmaterial hergestellt ist.

4. Densitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches weiter umfaßt:

einen Batterieprüfkreis (48) zum Überprüfen eines vorgegebenen Pegels der Batterieleistung;

eine Anzeige zum Anzeigen einer Sichtwarninstruktion zum Batteriewechsel, wenn der Batterieprüfkreis (48) eine Batterieleistung mit geringerem als dem vorgegebenen Pegel erfaßt; und

ein Steuermittel, um das Datensammeln des Densitometers (1) zu sperren, wenn die Batterieleistung unter dem vorgegebenen Pegel liegt.

5. Tragbares Densitometer nach Anspruch 4, bei dem das Steuermittel einen A/D-Wandler zum digitalen Wandeln von Dichtesignalen und eine CPU (44) zum Speichern der digital gewandelten Dichtesignale in einem Speicher umfaßt, wobei die CPU (44) den A/D-Wandler zum Anhalten des Datensammelns sperrt.

6. Densitometer nach Anspruch 4, bei dem die Sichtwarnung blinkt.

7. Tragbares Densitometer nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, bei dem die Apertur (32) in der transparenten Platte (30) an einer Überschneidung der Achsen des Lichtprojektions- und des Lichtempfangsmittels ausgebildet ist.

8. Tragbares Densitometer nach Anspruch 7, bei dem die transparente Platte (30) mit der Bodenfläche des Kopfkörperelementes (17) bündig sitzt.

9. Etui (60) zur Aufnahme des in Anspruch 1 bestimmten Densitometers, mit einem Deckel (62) und einem Standard-Dichteteil (H, L) an mindestens einem der Bauteile, Etui oder Deckel.

10. Etui zur Aufnahme des Densitometers, nach Anspruch 9, bei dem das Standard-Dichteteil (H, L) innerhalb des Etuis (60) vorgesehen ist.

11. Etui zur Aufnahme des Densitometers, nach Anspruch 10, bei dem das Standard-Dichteteil ein Hoch- (H) und ein Niedrig- (L) Standard-Dichteteil umfaßt.

12. Etui zur Aufnahme des Densitometers, nach Anspruch 11, bei dem jedes der Hoch- und Niedrigstandard-Dichteteile aus einem flachen Klotz besteht.

13. Etui zur Aufnahme des Densitometers, nach Anspruch 12, das weiter einen innerhalb des Etuis (60) ausgebildeten Positioniereinschnitt (68, 69) umfaßt zum Aufnehmen eines Teils des Reflexions-Densitometers (1) beim Messen des Standard-Dichteteils.

14. Etui zur Aufnahme des Densitometers, nach Anspruch 13, bei dem die Vertiefung (68, 69) mit einem Nasenvorsprung (68a, 69a) versehen ist, zum Betreiben eines Teiles, das an dem Reflexions Densitometer (1) vorgesehen ist und zum Beginnen einer Messung betätigt wird.

15. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 1, bei der eine Reflexionsdichte eines Subjekts errechnet wird durch Messen des reflektierten Lichtes von dem durch eine Lampe (21) beleuchteten Subjekts und einem Teil des von der Lampe (21) ausgehenden Lichtes als Referenzlicht, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Veranlassen, daß die Lampe (21) während eines vorgegebenen Zeitraumes nach Meßbeginn Licht emittiert;

Messen reflektierten Lichtes von einem zu messenden Subjekt und eines Referenzlichtes mehrmals während des vorgegebenen Zeitraumes, um eine Vielzahl von Meßwerten zu erfassen; und

Errechnen eines Mittelwertes aus der Vielzahl gemessener Werte als Reflexionsdichte des Subjekts.

16. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 15, bei der der Mittelwert erhalten wird aufgrund anderer Werte als eines maximalen und eines minimalen Meßwertes.

17. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 15, bei der die vorgegebene Zeitlänge gleich oder kürzer als 0,9 s ist.

18. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 15, bei der die Messung des reflektierten Lichtes und des Referenzlichtes viermal bewirkt wird, nachdem eine vorgegebene Zeit seit Beleuchtungsbeginn der Lampe verstrichen ist.

19. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 15, die weiter die Schritte umfaßt:

Messen eines Hoch- und eines Niedrig-Standarddichteteils (H, L), um Meßwerte von Hoch- und Niedrig-Standarddichtewerten zu erhalten;

Erhalten von Daten zur Nullpunkt-Korrektur aufgrund von Unterschieden zwischen den Meßwerten und Standardwerten, die als Dichtewerte der Hoch- und Niedrigstandard-Dichteplatten (L, H) vorgegeben sind;

Speichern der Nullpunkt-Korrekturdaten in einem Speicher (45); und

Eichen eines Meßwertes der Dichte eines Subjekts unter Benutzung der aus dem Speicher ausgelesenen Nullpunkt- Korrekturdaten.

20. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 19, bei der die Nullpunkt-Korrekturdaten in folgender Weise in eine Formel gebracht werden, um einen geeichten Meßwert R zu erhalten:

R = RD - α.RD - K,

wobei α ein Koeffizient,

K eine Konstante, und

RD ein Meßwert ist.

21. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 20, bei der der Koeffizient ausgedrückt wird durch den folgenden Ausdruck:

wobei

RL der Niedrigstandard-Dichtewert,

RH der Hochstandard-Dichtewert,

R&sub1; ein Niedrigstandard-Dichtemeßwert, und

R&sub2; ein Hochstandard-Dichtemeßwert ist.

22. Verwendung eines Densitometers nach Anspruch 21, bei der die Konstante K ausgedrückt wird durch (R&sub1; - RL).