CH668127A5 - Dispositiv de mesure de densite optique/pourcentage de points. - Google Patents
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Description
DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points ainsi qu'un procédé de mise en action de ce dispositif.
Ce procédé permet la commande automatique de gamme pour un appareil de mesure compact et portatif de densité optique/pourcentage de points qui peut utiliser une table d'éclairage de type usuel comme source lumineuse, affiche sous forme numérique un résultat de mesure et présente une haute précision de mesure.
Un appareil de mesure de densité optique est un instrument qui détecte et affiche les intensités d'une source lumineuse pour l'irradiation d'un échantillon ainsi que de la lumière transmise ou réfléchie par l'échantillon. En général, la lumière transmise par un échantillon est transformée en un signal électrique par un élément de conversion photoélectrique. Le signal électrique est ensuite converti en une valeur de densité soit par des moyens analogiques soit par des moyens numériques tels qu'un microordinateur, après conversion du signal électrique d'un signal analogique en un signal numérique. La valeur de densité est ensuite affichée. Un appareil de mesure de pourcentage de points est un instrument qui mesure une gradation (densité collective) reproduite à partir d'une modification dans les plages constituées de points, en fonction de la mesure de la transmit-tance ou de la réflectance d'un échantillon à mesurer. Les appareils de mesure de densité optique et de pourcentage de points peuvent être utilisés en commun si une méthode de calcul différente pour l'affichage des valeurs est utilisée pour les appareils de mesure respectifs. On va tout d'abord donner une explication du principe d'un appareil de mesure de densité optique puis de celui d'un appareil de mesure de pourcentage de points. Il est nécessaire qu'un appareil de mesure de densité optique effectue la mesure de la quantité de lumière sur une large gamme de densité optique. A cet effet, un amplificateur de gain programmable est disposé entre un élément de conversion photoélectrique et un convertisseur analogique/numérique, afin d'amplifier un faible signal d'entrée et de convertir ensuite le signal analogique amplifié en un signal numérique. Ceci constitue l'une des méthodes permettant d'assurer la précision de la conversion analogique/numérique.
La figure 4 du dessin annexé est un schéma bloc illustrant un exemple d'un tel dispositif de mesure de densité optique. Un système utilisant une sonde, un amplificateur de gain programmable, un convertisseur analogique/numérique et un microordinateur est bien connu conformément à l'état antérieur de la technique. Par exemple, on connaît un tableau convertisseur analogique/numérique portant la désignation SBC 711, fabriqué par la société INTEL CORPORATION. Un système utilisant le tableau convertisseur analogique/numérique SBC 711 comprend un multiplexeur analogique, un amplificateur de gain programmable, un circuit d'échantillonnage/rétention, un convertisseur analogique/numérique et un dispositif du type dit CPU (unité de traitement centrale). En enlevant le multiplexeur analogique et le circuit d'échantillonnage/rétention, et en ajoutant une source lumineuse, un élément de conversion photoélectrique 11, un pré-amplificateur 12 et un dispositif d'affichage 16, on peut construire un dispositif de mesure de densité optique de type usuel, comme représenté à la figure 4, en utilisant le système susmentionné que l'on trouve dans le commerce. En
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supposant que la gamme de mesure de densité de l'appareil de mesure de densité optique construit comme il vient d'être indiqué va de 0,0 à 4,0, la gamme de commutation de gain de l'amplificateur de gain programmable 13 devient: x 1 à x 1000. Avec une gamme aussi large de commutation de gain, il est courant qu'une tension de sortie décalée du pré-amplificateur 12 soit également amplifiée au niveau de l'amplificateur de gain 13. En conséquence, afin d'assurer une précision élevée de mesure, il est nécessaire que le pré-amplificateur 12 soit de haute précision ce qui rend son prix élevé.
La figure 5 est un diagramme de circuit montrant un exemple de circuit de commutation de gamme usuelle. L'inconvénient du dispositif de mesure de densité optique, susmentionné, est également lié à un inconvénient présenté par un illuminomè-tre lorsque sa gamme est commutée. L'une des méthodes connues de résolution de ce problème est d'utiliser le circuit de commutation de gamme de la figure 5, qui est décrit dans la publication «Practical Electronic Circuit Handbook» (publié en octobre 1975 par CQ PUBLISHING CO. LTD.). La commutation de gamme de ce circuit est effectuée en modifiant la valeur d'une résistance à réaction 17 d'un pré-amplificateur 12 au moyen d'un commutateur de gamme 18, sans amplifier une tension décalée du pré-amplificateur 12. Toutefois, un courant de polarisation du pré-amplificateur 12 est amplifié de sorte que l'on dévrait utiliser comme pré-amplificateur 12 un amplificateur ayant des transistors d'entrée du type FET (transistor à effet de champ) et un faible courant de polarisation.
La figure 6 est un diagramme de circuit montrant un exemple d'un appareil de mesure de densité optique de type usuel auquel est appliqué le circuit de commutation de gamme représenté à la figure 5. Ce dispositif de type connu est le dispositif de mesure de densité optique décrit dans la publication de brevet japonais publiée avant examen sous le No 56-79946, appareil qui comprend un élément de conversion photoélectrique 11, un amplificateur opérationnel 19, un convertisseur analogique/numérique 20, un circuit de traitement d'opérations 21, un affichage 22, un groupe de résistance à réaction 23 (23a à 23d) et un groupe de commutateurs analogiques 24 (24a à 24d).
Dans ce cas, toutefois, un commutateur analogique ne constitue pas l'idéal mais il présente un courant de fuite, même à l'état hors circuit, et il produit une certaine erreur dans la mesure. Cette erreur de mesure augmente essentiellement en proportion du nombre de commutateurs. Afin de réduire l'erreur de mesure, il est nécessaire d'avoir un commutateur analogique présentant une caractéristique idéale, sans courant de fuite et ayant une résistance nulle à l'état en circuit ainsi qu'une résistance infinie à l'état hors circuit. A cet effet, il est toutefois nécessaire d'utiliser un commutateur analogique coûteux. Il s'ensuit que le nombre de commutateurs analogiques utilisés avec un dispositif de mesure de densité optique est de préférence aussi petit que possible afin d'améliorer la précision de mesure ainsi que la miniaturisation et de réduire le prix du circuit.
A part les difficultés mentionnées ci-dessus, la plupart des dispositions de mesure de densité optique/pourcentage de points de type usuel ont été du type à montage fixe et ont utilisé une source lumineuse stable dont le scintillement ou variation peut être négligé grâce à l'emploi, par exemple, d'une lampe à halogène alimentée par une source de courant stabilisée. C'est pourquoi, de tels dispositifs de mesure de type usuel ne conviennent pas pour l'utilisation d'une table d'éclairement commerciale normale en tant que source lumineuse et ils ne peuvent pas être utilisés comme appareils de mesure de densité optique ou de pourcentage de points portatifs en raison de leur nombre élevé d'éléments de circuit et de leurs grandes dimensions extérieures.
Parmi les dispositif de mesure de pourcentage de point de ce genre, on connaît un dispositif de mesure de pourcentage de point, développé par la requérante, en vue de la mesure d'un pourcentage de points par exemple d'une épreuve originale de film, qui est représenté à la figure 9. Cet appareil de mesure a été mis au point à la place de l'appareil de mesure à montage fixe de type usuel et il se caractérise par sa nature compacte et portative. Cet appareil de mesure de pourcentage de point peut donc être utilisé pour la mesure en un endroit quelconque, du moment que l'on dispose d'une table d'éclairement.
Toutefois, du fait que la table d'éclairement est montée de manière fixe, l'appareil de mesure de pourcentage de points ne permet pas toujours de mettre à profit de manière optimale sa caractéristique d'être portatif et il en résulte une limitation en ce qui concerne l'emplacement de la mesure.
L'invention a donc pour but de fournir un dispositif de mesure portatif de densité optique/pourcentage de points permettant une commutation de gamme efficace et pouvant utiliser comme source lumineuse une table d'éclairement ordinaire, en obtenant une valeur de mesure très précise même dans des conditions de scintillement de source lumineuse résultant de variations de la fréquence d'une source d'énergie commerciale ou de variations de quantité de lumière résultant d'un changement d'emplacement, tout en réduisant le nombre des composants.
A cet effet, le dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1.
Dans le dispositif de mesure portatif de densité optique/ pourcentage de points, conforme à l'invention, la présence d'un filtre passe-bas et un dispositif de commande automatique de mesure spécifique permet l'utilisation d'une table d'éclairage ordinaire comme source lumineuse. La commande automatique de gamme de mesure permet de réduire le nombre de commutations de gamme de mesure et raccourcit la durée globale de la mesure. En conséquence, la variation de quantité de lumière résultant d'une modification de l'emplacement de la mesure peut être facilement compensée, le temps de retard de réponse peut être compensé grâce à la présence d'un filtre passe-bas et on peut réduire le nombre de constituants.
Le procédé de mise en action du dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points, selon l'invention, est caractérisé en ce que l'unité de commande de fonctionnement émet les signaux de commande de commutation en direction du circuit de commutation de gain de manière que cette unité de commande de fonctionnement calcule une valeur de quantité de lumière transmise Ii = Vi/Gi en se fondant sur une valeur Vi obtenue par conversion analogique/numérique d'une valeur mesurée pour un gain donné Gi, choisit un gain Gi +1 en se fondant sur la gamme qui, dans une pluralité de gammes prédéterminée, correspond à ladite valeur Ii; et si le gain Gi +1 coïncide avec le gain actuel Gi, cette valeur Ii constitue une valeur de mesure finale, alors que si le gain Gi +1 ne coïncide pas avec le gain actuel Gi, une valeur Vi est obtenue par une conversion analogique/numérique de la valeur mesurée au gain Gi +1 afin de calculer une valeur Ii +1 = (Vi + l)/(Gi +1), et des opérations similaires sont répétées jusqu'à l'obtention d'une coïncidence.
Conformément à une première forme d'exécution de ce dispositif, celui-ci comprend un affichage pour afficher les données d'affichage et lesdites résistances réactives sont connectées en parallèle, lesdits commutateurs analogiques étant respectivement connectés auxdites résistances réactives à l'execption de celle qui présente la valeur de résistance la plus élevée. Selon une autre forme d'exécution de ce dispositif, qui comprend lui aussi un affichage pour les données, lesdites résistances réactives sont connectées en série, lesdits commutateurs analogiques étant respectivement connectés entre les bornes desdites résistances réactives, à l'exception de celle qui est connectée à la borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel, et la borne de sortie de cet amplificateur opérationnel.
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L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, de formes d'exécution du dispositif selon l'invention, en se référant au dessin annexé dans lequel:
la figure 1 représente schématiquement un exemple d'un circuit d'un dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points, conforme à l'invention;
la figure 2 montre schématiquement un autre exemple du circuit du dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points;
la figure 3 est un diagramme de circuit montrant une variante du circuit;
la figure 4 est un schéma-bloc montrant un exemple d'un dispositif de mesure de densité optique de type connu;
la figure 5 est un diagramme de circuit montrant un exemple d'un circuit de commutation de gain de type usuel;
la figure 6 est un diagramme de circuit montrant un dispositif de mesure de densité optique de type usuel, utilisant le circuit de commutation de gain représenté à la figure 5;
les figures 7 (a) et (b) montrent l'agencement d'un dispositif de source lumineuse compacte utilisable en combinaison avec le dispositif de mesure de densité optique conforme à l'invention;
la figure 8 montre l'agencement d'un appareil de mesure de densité optique/pourcentage de points utilisé en combinaison avec le dispositif illustré à la figure 7; et la figure 9 illustre la manière selon laquelle on utilise l'appareil de mesure de la figure 8 en combinaison avec la source lumineuse illustrée à la figure 7, en illustrant brièvement leurs éléments fonctionnels.
On va tout d'abord décrire la précision de mesure dont il faut tenir compte lorsque l'on mesure la densité optique et le pourcentage de points. La densité optique D est donnée par:
D = - log I/If = loglf - logl .... (1)
où I représente la quantité de lumière transmise mesurée et If représente la quantité de lumière transmise en grandeur naturelle. Comme décrit par la suite, log I et log If doivent tous deux satisfaire à la condition de précision de ± 0,005. En conséquence, il est nécessaire que la précision de mesure de If et I soit respectivement comprise dans les limites de ± If/86 et ± 1/86 et le nombre de chiffres représentatifs exacts de la valeur de mesure doit être suffisant.
Le pourcentage de points A est donné par:
A = (1 - I/If) x 100 .... (2)
Comme décrit ci-dessous, du fait que la précision est suffisante si le rapport I/If est dans une marge de précision de ± 0,5%, il est nécessaire que la précision de mesure de If soit ± If/200 et que I ait une valeur constante de ± If/200 quel que soit l'ordre de la grandeur mesurée. En conséquence, lors de la mesure du pourcentage de points, il est nécessaire d'avoir une gamme plus fine ou plus étroite que lors de la mesure de la densité optique. Toutefois, lors de la mesure du pourcentage de points, un seul réglage de zéro est nécessaire, c'est-à-dire un seul réglage de la gamme de grandeur naturelle.
La figure 1 montre un exemple d'agencement de circuit du dispositif de mesure de densité optique et pourcentage de points selon l'invention. On va tout d'abord expliquer le fonctionnement du dispositif de mesure de densité optique. Dans cette forme d'exécution, le dispositif de mesure de densité optique comprend: un élément de conversion photoélectrique à semiconducteur 1, tel qu'une photodiode, qui convertit photoélectri-quement de la lumière transmise ou réfléchie par un objet à mesurer en un courant photoélectrique; un amplificateur opérationnel 2 pour convertir le courant photoélectrique en une tension et l'amplifier afin de l'émettre sous forme de signal; un filtre passe-bas 6 pour couper une composante alternative du signal de tension émis par l'amplificateur opérationnel 2; un convertisseur analogique/numérique 3 pour convertir un signal de tension analogique, provenant du filtre 6, en un signal numérique; une unité de commande de fonctionnement 4, comprenant, par exemple, un micro-ordinateur pour l'émission de signaux de commande de commutation 1 à 3 ainsi que d'un signal de données; et un affichage 5 pour afficher les données provenant de l'unité de commande de fonctionnement 4. Les signaux de commande de commutation 1 à 3 commandent la mise en circuit et la mise hors circuit de commutateurs analogiques SW1 à SW3, en se fondant sur le signal numérique provenant du convertisseur analogique/numérique 3, et conformément avec la méthode de commande automatique de gamme selon l'invention, qui sera décrite ci-dessous. Le signal de données correspond aux données à afficher et il est obtenu en convertissant le signal numérique provenant du convertisseur analogique/numérique 3. En outre, le dispositif comprend un circuit de commutation de gain 7 dans lequel une pluralité de résistances à réaction R, 9R, 90R et 900R, sont connectées en série entre les bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur opérationnel 2, et les commutateurs analogiques SW1 à SW3 sont respectivement connectés entre la borne de sortie de l'amplificateur opérationnel et les interconnections respectives des résistances 900R et 90R, 90R et 9R, et 9R et R. Un amplificateur de gamme programmable dont le gain est commandé par l'unité de commande de fonctionnement 4, est connecté, si nécessaire, entre le filtre passe-bas 6 et le convertisseur analogique/numérique 3. Le fonctionnement des commutateurs analogiques SW1 à SW3 est commandé selon le tableau 1 ci-dessous. Avec l'agencement qui vient d'être décrit, le nombre de commutateurs analogiques est réduit à 3, par rapport à 4 dans le cas des commutateurs analogiques de l'art antérieur.
TABLEAU 1
SW1 SW2 SW3
x 1000
HC
HC
HC
x 100
EC
HC
HC
x 10
X
EC
HC
x 1
X
X
EC
Au tableau 1, le symbole X indique que l'on peut utiliser aussi bien l'état en circuit (EC) que l'état hors circuit (HC).
Dans cette forme d'exécution, le filtre passe-bas 6 est inséré après l'amplificateur opérationnel 2. Ceci permet d'utiliser une table d'éclairage ordinaire au lieu d'une source lumineuse telle qu'une lampe à halogène alimentée par une source de tension constante comme dans l'appareil de mesure de densité optique du type à montage fixe habituel. Normalement, si l'on utilise une table d'éclairage ordinaire comme source lumineuse, il en résulte l'inconvénient que (1) des composants de scintillement ayant une fréquence double de celle d'une source d'alimentation commandée sont incluses dans le signal mesuré et que (2) la quantité de lumière change lors du déplacement de la table d'éclairage. Le filtre passe-bas 6 élimine la difficulté (1) susmentionnée et coupe les composantes alternatives dans un signal de mesure de façon à ne retenir que sa composante continue en tant qu'objet de mesure.
Dans cette forme dexécution, afin de résoudre le problème
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(2) susmentionné, on n'adopte pas la solution habituelle qui consiste en un laborieux réglage manuel en grandeur naturelle, en utilisant une résistance variable, mais on choisit la méthode de commande automatique de gamme décrite ci-dessous, ce qui permet d'exécuter un réglage en grandeur naturelle en un court laps de temps. La méthode de commande automatique de gamme selon l'invention a permis de résoudre le problème consistant en ce que la présence du filtre passe-bas 6 se traduit par un long temps de réponse d'un signal au moment de changer la gamme de mesure (ou l'amplification) de sorte qu'un temps d'attente est nécessaire jusqu'à ce que la donnée soit stabilisée et prenne une forme convenable pour la conversion analogique/numérique. En particulier, si l'on désire réduire de 1/100 un scintillement de 100Hz et que l'on utilise un filtre RC du premier ordre, dont la fréquence de coupure est de 1Hz et la constante de temps est de 0,16 seconde, un laps de temps de l'ordre de 7 ou 1,12 seconde est requis jusqu'à ce que la fluctuation de sortie résultant de la commutation de gamme arrive jusqu'à 1/1000 de la valeur cible. Ici, 1/1000 correspond à la résolution d'un convertisseur analogique/numérique de 10 bits. Pour réduire un tel retard, il est nécessaire d'avoir une commande automatique de gamme pouvant répondre rapidement.
La figure 2 montre un autre exemple de disposition de circuit du dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points. Cet agencement de circuit est le même que celui illustré à la figure 1 à part le fait qu'il comprend un circuit de commutation de gain 8. Dans le circuit de commutation de gain 8, une pluralité de résistances R, 10R, 100R et 900R, sont connectées en parallèle entre les bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur opérationnel 2. Les résistances R, 10R et 100R, à l'exception de la résistance 900R qui a la valeur la plus élevée parmi ces résistances, sont respectivement connectées en série aux commutateurs analogiques respectifs SW1 à SW3. Le fonctionnement des commutateurs analogiques SW1 à SW3 est commandé comme indiqué au tableau 2. Avec l'agencement de circuit susmentionné, le nombre de commutateurs analogiques est réduit à 3, par rapport à 4 dans le cas de commutateurs analogiques de type usuel.
TABLEAU 2
SW1 SW2 SW3
X 1000
HC
HC
HC
X 100
EC
HC
HC
X 10
X
EC
HC
X 1
X
X
EC
Le symbole X, au tableau 2, indique que l'on peut utiliser aussi bien l'état en circuit (EC) que l'état hors circuit (HC).
On va maintenant décrire la commande automatique de gamme selon cette forme d'exécution. Lors de la commande automatique de gamme habituelle, on effectue d'abord une mesure dans la gamme la plus large ayant le plus petit facteur d'amplification afin de vérifier si le chiffre le plus élevé devient différent de zéro. Dans le cas du zéro, on commute les gammes les unes après les autres vers une gamme pluis petite ou plus étroite ayant un facteur d'amplification plus élevé. On détermine une valeur de mesure à partir d'une valeur de conversion analogique/numérique lorsque le chiffre le plus élevé prend pour la première fois une valeur non nulle et d'après la valeur de gamme, c'est-à-dire la valeur d'amplification à ce moment. Lorsque l'on procède à la commande automatique de gamme de cette manière habituelle, le nombre de mesure jusqu'à l'obtention d'une valeur finale de mesure peut s'élever jusqu'à 4, au maximum, c'est-à-dire en passant par des mesures à X 1 — X 10 X 100 X 1000. Du fait qu'une mesure prend plus de 1,12 seconde, le temps nécessaire pour effectuer la mesure s'élève jusqu'à plus de 4,48 secondes, ce qui est considéré comme une durée relativement longue pour un opérateur et correspond à un faible rendement.
Au contraire, conformément à la méthode de commande automatique de gamme mise en œuvre dans le dispositif selon l'invention, l'information obtenue à partir du convertisseur analogique/numérique est utilisée efficacement pour réduire le temps de mesure global. Lors de la mise en action du dispositif selon l'invention, une conversion analogique/numérique est d'abord effectuée dans la gamme X 1 par le convertisseur analogique/numérique de 10 bits. La valeur de conversion analogique/numérique est comparée avec les valeurs indiquées au tableau 3 de façon à déterminer une amplification à choisir et à continuer la conversion analogique/numérique.
TABLEAU 3
Valeur de conversion Amplification à choisir analogique/numérique
0 9 Amplification actuelle X 100
10 99 Amplification actuelle X 10
100 l'amplification actuelle convient
Si l'amplification actuelle correspond à une gamme appropriée, on utilise la valeur de conversion analogique/numérique du moment comme valeur finale de mesure. Conformément à cette méthode, trois conversions analogiques/numériques, c'est-à-dire dans les gammes XIX 100 X 1000 suffisent pour sélectionner la gamme X 1000 ce qui réduit le temps nécessaire à la mesure. En outre, si un trop plein du convertisseur analogique/numérique de 10 bits est susceptible d'être détecté, la mesure peut commencer à partir de la gamme X 10 ou à partir de la gamme associée avec une grandeur naturelle. Dans ce cas, la gamme ou l'amplification sont choisies comme indiqué au tableau 4.
TABLEAU 4
Valeur de conversion Amplification à choisir analogique/numérique
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Amplification actuelle X 100
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99
Amplification actuelle X 10
100
999
L'amplification actuelle convient
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de conversion analogique/numérique. Avec un tel agencement, si l'on doit choisir la gamme X 1000, deux conversions analogiques/numériques, c'est-à-dire: gamme X 10 gamme X 1000, suffisent en commençant la mesure à partir de la gamme X 10. Ainsi, le temps de mesure globale est réduit de moitié en comparaison avec le cas de l'art antérieur.
On peut décrire, de manière générale, la sélection d'amplification décrite ci-dessus de la manière suivante: une valeur Ii est résolu à partir d'une valeur Vi obtenue par conversion analogique/numérique pour une amplification donnée Gi, en se fondant sur une équation du type Ii = Vi/Gi. Ensuite, l'amplification suivante Gi +1 est choisie selon l'emplacement où la valeur li se trouve dans la pluralité de gammes pré-réglées indiquée au tableau 5. Si l'amplification choisie Gi +1 coïncide avec l'amplification actuelle Gi, la valeur Ii devient finalement une valeur de mesure. Si elle ne coïncide pas, on effectue une nouvelle mesure avec l'amplification Gi +1 et on répète des opérations similaires jusqu'à l'obtention d'une coïncidence. Il est à noter, ici, que la valeur Ii est normalisée en fixant son maximum à «1». En déterminant les gammes pour l'utilisation pratique, chaque gamme est fixée par recoupement avec les autres de façon à éviter une lacune entre les gammes résultant d'erreurs dans les valeurs des éléments de circuit.
TABLEAU 5
Ii Gi +1
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X 1
0,316
0,1
X 3,16
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0,01
X10
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X 100
0,001
0
X 1000
Comme première amplification G, on utilise la plus faible amplification (X 1) ou l'amplification associée avec la mesure en grandeur naturelle. Si un rapport d'amplification relatif à chaque amplification a la même valeur, il n'est pas nécessaire de calculer la valeur li, mais on détermine l'amplification suivante Gi +1 en multipliant l'amplification actuelle Gi en se fondant sur la valeur Vi à l'amplification Gi. Par exemple, on peut déterminer l'amplification Gi + 1 conformément au tableau 6.
TABLEAU 6
Vi Gi +1
Trop-plein Gi/10
1 0,1 Amplification actuelle
0,1 0,01 Gi X10
0,01 0 Gi X100
Si la valeur de l'amplification calculée d'après le tableau 6 dépasse l'amplification maximale ou minimale prédéterminée, on utilise la valeur maximale ou la valeur minimale.
Outre la méthode décrite ci-dessus de commande automatique de gamme, il y a une autre méthode pour permettre de réduire le temps de mesure en augmentant l'ordre du filtre. Par exemple, au lieu d'un filtre passe-bas du premier ordre, si l'on utilise un filtre passe-bas du second ordre en vue de l'obtention de la même caractéristique d'atténuation que celle du filtre RC du premier ordre à 100Hz, la fréquence de coupure fc devient 10Hz et la constante de temps prend la valeur 0,0225 seconde. Dans ce cas, 7 prend la valeur 0,157 seconde de sorte que le temps nécessaire à la mesure est réduit en comparaison du temps de 1,12 seconde requis dans le cas d'un filtre RC du premier ordre. Cette méthode d'augmentation de l'ordre du filtre en combinaison avec la méthode de commande automatique de gamme décrite ci-dessus permet de réduire encore la durée de mesure. En outre, en effectuant un repérage automatique, la durée de mesure est réduite en utilisant, comme gamme initiale, la gamme correspondant au réglage en grandeur naturelle.
On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de mesure de pourcentage de points. Il n'est pas nécessaire de mesurer le pourcentage de points en utilisant les logarithmes, de sorte qu'il est possible d'utiliser une gamme de mesure étroite. C'est pourquoi, lors d'une mesure après exécution d'un réglage en grandeur naturelle, on effectue une conversion analogique/numérique en fixant la gamme correspondante à celle qui est associée avec la valeur de grandeur naturelle. Ainsi, il n'est pas nécessaire de commuter la gamme de sorte que la durée de mesure est plus courte que lors de la mesure de la densité optique. Toutefois, il est nécessaire que la précision de la valeur de grandeur naturelle lors de la mesure d'un pourcentage de points soit supérieure à celle qui est requise lors de la mesure de la densité optique. En particulier, la précision de répétition normalement requise lors de la mesure de la densité optique est comprise dans l'intervalle ± 0,01 alors que celle qui est nécessaire lors de la mesure du pourcentage de points est de ± 0,1%. Pour l'obtention d'une telle précision, il est nécessaire que la précision de la mesure de la quantité lumineuse soit de ± 0,005 lors de la mesure de densité alors qu'elle est de ± 0,5% lors de la mesure du pourcentage de points. La valeur minimale de comptage de 86 de la valeur de conversion analogique/numérique (nombre entier) d'une quantité de lumière à mesurée correspond à ± 0,005, alors que la valeur minimale de comptage de 200 correspond à ± 0,5%. D'autre part, la valeur minimale de comptage de 86, susmentionné, est déterminée de la manière suivante: une précision de mesure de 0,005 correspond à une valeur de transmitivité de 1,0115, de sorte que l'on obtient la valeur 0,0115 en effectuant l'opération (1,0115 - 1) et l'on obtient ensuite la valeur 86 en divisant 1 par 0,0115. Une autre valeur minimale de comptage de 200 est déterminée en divisant 1 par 0,005 (0,5%). En utilisant le convertisseur analogique/numérique de 10 bit, le rapport d'amplification maximum permissible entre les gammes prend la valeur 1024/86 = 11,9 pour la densité optique et 1024/200 = 5,12 pour le pourcentage de points. En conséquence, les gammes de mesure d'un dispositif de mesure aussi bien de densité optique que de pourcentage de points, doivent être déterminées en se fondant sur les gammes plus fines ou plus étroites, c'est-à-dire sur la mesure du pourcentage de points. Avec une telle détermination, le nombre des gammes augmente, par exemple en prenant les valeurs xl, x3, x 3,162, xlO, x 31,62, xlOO, x 316,2, X 1000. Dans un tel cas, si l'on se borne à adopter le circuit de commande de gamme de mesure automatique susmentionné, le nombre de résistance et de commutateur analogique augmente ce qui complique l'agencement du circuit.
La figure 3 montre un exemple d'un circuit de remplacement tenant compte du problème susmentionné. Un amplificateur de gain programmable 10 est connecté en série après l'amplificateur opérationnel 2 et on utilise en tout deux amplificateurs pour constituer les circuits de commutation de
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gamme. Avec cet agencement, le nombre de résistances et de commutateurs analogiques dans le circuit de commutation de gamme du premier étage ne doit pas être augmenté par rapport au cas du circuit de commutation de gamme constitué seulement par l'amplificateur opérationnel 2. Dans la présente forme d'exécution, les gammes de mesure sont divisées en x 1, x 10, x 100, x 1000 dans le circuit de commutation de gamme du premier étage et en x 1, x 3,16 dans le circuit de commutation de gamme du second étage. Les gammes de commutation du circuit de commutation de gamme du premier étage couvrent une gamme large, c'est-à-dire x 1 à X1000, alors que les gammes du circuit de commutation de gamme du second étage couvrent une gamme étroite, cest-à-dire X1 à x 3,162. En conséquence, le problème d'une amplification importante d'une tension décalée à la gamme précédente ne se pose pas. En conséquence, le circuit de commutation de gamme de second étage et l'amplificateur opérationnel peuvent consister en n'importe quel type d'amplificateur opérationnel habituellement utilisé. En outre, comme amplificateur opérationnel constituant le filtre passe-bas, on peut utiliser en commun l'amplificateur opérationnel du circuit de commutation de gamme. Si l'on effectue le réglage de zéro seulement pour les gammes x 1 et X 3,162, l'ensemble des gammes est ajusté de sorte que seules les gammes qui ont une faible amplification sont fixées de manière précise alors que les gammes qui ont une grande amplification sont réglées de manière approximative afin de diminuer le nombre des gammes, ce qui diminue le courant de fuite et améliore la précision de mesure. Dans ce cas, le circuit de commutation de gamme peut être constitué par un seul étage.
La valeur de densité optique D est obtenu, selon les équations suivantes à partir de la valeur mesurée (amplification) G et de la valeur de conversion analogique/numérique V obtenue de la manière indiquée ci-dessus:
réflectance T = (Gf X V)/(Vf X G) .... (3)
densité optique D = — log T .... (4)
où Gf et Vf représentent la gain en grandeur naturelle et la valeur de mesure d'une valeur de conversion analogique/numé-rique, respectivement, et G et V représentent les valeurs de mesure de la quantité de lumière transmise.
Comme décrit ci-dessus, conformément à la méthode de commande selon la présente invention, on peut réduire le nombre de sélections de gammes de mesure et on peut améliorer la précision de mesure.
On obtient le pourcentage de points A conformément à l'équation suivante:
pourcentage de points A = (1-T) X 100 (%) .... (5)
On peut effectuer facilement les opérations susmentionnées et l'affichage du résultat de l'opération en utilisant, par exemple, un micro-processeur. En outre, comme décrit dans la publication de brevet japonais publiée avant examen No 55-27909, on peut convenablement effectuer la compensation des franges et des images fantômes de points en utilisant, par exemple, un micro-processeur.
L'invention permet, notamment, d'obtenit les résultats avantageux suivants:
(1) Réalisation d'un dispositif de mesure de densité optique/pourcentage de points compact et portatif.
(2) Possibilité d'utilisation d'une table éclairante ordinaire comme source lumineuse. En outre, on peut effectuer une mesure avec une précision élevée même dans des conditions où il se produit un scintillement de la source lumineuse résultant de la fréquence de la source d'alimentation commerciale ou de variation de la quantité lumineuse due à un changement de l'emplacement de mesure.
(3) Le recours à une méthode spécifique de commande automatique de gamme permet de réduire le nombre de sélections des gammes de mesure et améliorer la précision de mesure.
Les figures 7(a) et (b) montrent l'agencement d'un dispositif de source lumineuse utilisable en combinaison avec le dispositif selon l'invention. La figure 7 (a) est une vue en perspective de face, et la figure 7 (b) est une vue en perspective depuis l'arrière. Le dispositif de source lumineuse compacte présente une partie de table de mesure 112 sur le côté supérieur d'un corps principal 111. Le film à mesurer est placé sur la table de mesure 112. Un dispositif d'éclairage 113, sur lequel un cercle de 10 mm de diamètre figure comme repère de mesure, est placé en un coin de la table de mesure 112. De la lumière provenant d'une source lumineuse intégrée est dirigée vers le repère de mesure. Un commutateur 114 permet d'allumer et d'éteindre la source lumineuse intégrée.
Un logement X d'appareil de mesure de pourcentage de points et un boîtier Y de source lumineuse sont formés sur le côté arrière du corps principal 111. Le logement X de l'appareil de mesure de pourcentage de points présente un espace dans lequel on peut insérer l'appareil de mesure de pourcentage de points. La paroi qui définit en partie cet espace présente un rail 111A qui s'ajuste avec une rainure formée dans le boîtier de l'appareil de mesure de pourcentage de points. Une partie en saillie 111B est également formée sur la paroi, la partie saillante étant constituée de manière à venir en prise avec une concavité forméee dans le boîtier de l'appareil de mesure de pourcentage de points en empêchant l'appareil de mesure de glisser à l'extérieur du corps principal 111. Les positions relatives entre la partie saillante et la concavité peuvent être inversées. Le boîtier Y de source lumineuse loge une batterie, une lampe, une plaque réflectrice, une plaque diffusante, etc. et il est agencé de manière à permettre le remplacement de la batterie ou des autres éléments en enlevant un couvercle 115.
La figure 8 montre l'apparence extérieure d'un appareil de mesure de pourcentage de points destiné à être associé avec le dispositif de source lumineuse compacte 111 de la figure 7. Le boîtier comprend une partie inférieure de boîtier 121, une partie supérieure de boîtier 122 et un couvercle de batterie 123.
La partie inférieure de boîtier 121 présente une rainure 121 A et une concavité 121 B, venant respectivement en prise avec le rail 111 A et la partie en saillie 111 B du corps principal 111 de l'appareil. Le dispositif de source lumineuse compacte 110 et l'appareil de mesure de pourcentage de points 120 sont fixés mutuellement en association coopérative avec ces éléments. Le chiffre de référence 124 désigne une unité de détection pour l'introduction de la lumière de mesure.
La partie supérieure de boîtier 122 présente une fenêtre d'affichage à travers laquelle est affiché le résultat de mesure, un commutateur principal 26 et différents autres interrupteurs 127, 128. Un couvercle de batterie 123 ne présente pas d'éléments montés pour être actionné.
La figure 9 représente la manière dont on effectue la mesure en utilisant la source lumineuse compacte 110 représentée à la figure 7 et l'appareil de mesure de pourcentage de points 120 représenté à la figure 8. L'interrupteur 114 de la source lumineuse compacte 110 est mis en position d'enclenchement afin de connecter la batterie et la lampe 116. La lumière provenant de la lampe est dirigée vers la plaque diffusante 118 à travers une plaque réflectrice diffusante 117, ayant un fini mat, de manière à produire un éclairement uniforme. Grâce à la plaque réflectrice 117 agencée comme indiqué ci-dessus, la distance effective entre la lampe et la plaque diffusante peut être rendue longue ce qui permet de réduire l'influence de facteurs tels qu'une distorsion de la surface réflectrice du miroir.
La lumière est dirigée sur un film 130 placé sur la table de mesure 112 (figure 7) du dispositif de source lumineuse compacte 110.
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La lumière transmise par le film 130 est ensuite introduite dans l'unité de détection 124 de l'appareil de mesure de pourcentage de points 120 afin de détecter photoélectriquement la lumière au moyen d'un détecteur 129 et de l'amplifier ensuite au moyen d'un amplificateur AMP. Le signal amplifié est ensuite converti en un signal numérique au moyen d'un convertisseur analogique/numérique, ce signal numérique étant ensuite converti, au moyen d'un circuit CPU (unité de traitement centrale), en un signal d'affichage destiné à être envoyé à un affichage 125.
Lors de la mesure effectuée en utilisant la source lumineuse compacte 110 et l'appareil de mesure de pourcentage de points 120, on aligne la partie d'éclairage 113 (figure 7) de l'appareil de mesure de pourcentage de points 120 avec l'unité de détection 124 de l'appareil de mesure de pourcentage de points 120. Dans ce cas, on peut correctement placer l'appareil de mesure de pourcentage de points 120 sur le dispositif de source lumineuse compacte 110 de sorte que l'on obtient un bon rendement et que le film 130 peut être intercalé convenablement entre cet appareil de mesure et cette source lumineuse. Lors de la mise en place de l'appareil de mesure de pourcentage de points 120, la rainure 121 A se place sous le doigt de l'opérateur de sorte que l'on peut facilement manipuler l'appareil de mesure. En outre, on peut facilement effectuer l'ajustage de la mise en position en observant le repère de mesure qui est de dimensions relative-s ment grandes.
Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, l'appareil de mesure de pourcentage de points a été utilisé comme appareil de mesure. Toutefois, on pourrait également utiliser tout autre dispositif de mesure ordinaire faisant appel à la transmission io lumineuse, tel que des dispositifs de mesure de densité de transmission.
Comme décrit ci-dessus, le dispositif de source lumineuse compacte est agencé de manière à être compatible avec l'appareil de mesure de pourcentage de points précédemment déve-15 loppé, de sorte que l'on peut utiliser complètement les fonctions de l'appareil de mesure de pourcentage de points. Ceci signifie que le dispositif de source lumineuse est avantageux non seulement pour la mesure mais qu'il est également très utile grâce au fait que les dimensions extérieures sont très faibles 20 quand l'appareil de mesure de pourcentage de points est logé dans le dispositif de source lumineuse au cours du transport.
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3 feuilles dessins
Claims (8)
- 668 1272REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de densité optique-pourcentage de points, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de conversion photoélectrique (1) pour convertir photoélectriquement de la lumière transmise ou réfléchie par un objet à mesurer en un courant photoélectrique; un amplificateur opérationnel (2) pour convertir ce courant photoélectrique en un signal de tension afin d'amplifier ce signal de tension; un filtre passe-bas (6), pour couper une composante alternative de ce signal de tension provenant de cet amplificateur opérationnel; un convertisseur analogique/numérique (3), pour convertir ce signal de tension de ce filtre passe-bas d'une valeur analogique en une valeur numérique; une unité de commande de fonctionnement (4), pour l'émission, en réponse à ce signal numérique, de signaux de commande de commutation, pour la commande de la mise en circuit et hors circuit d'une pluralité de commutateurs analogiques, et d'un signal de données d'affichage; et un circuit de commutation de gain ayant une pluralité de résistances réactives et de commutateurs analogiques raccordés entre les bornes d'entrée et de sortie de cet amplificateur opérationnel, pour commuter une gamme de mesure.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un affichage, pour afficher les données d'affichage, et en ce que, dans le circuit de commutation de gain (8), les résistances réactives sont connectées en parallèle entre les bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur opérationnel (2), les-dits commutateurs analogiques étant respectivement connectés à ces résistances réactives à l'exception de celle qui a la valeur de résistance la plus élevée.
- 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un amplificateur de gain programmable est connecté après ledit circuit de commutation de gain (8) et ledit amplificateur opérationnel (2).
- 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans ledit circuit de commutation de gain, la largeur d'une gamme est fixée de manière précise pour une gamme associée à une mesure en grandeur naturelle et la largeur d'une gamme est fixée de manière approximative aux autres gammes de mesure.
- 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un affichage, pour afficher les données d'affichage, et en ce que, dans le circuit de commutation de gain (7), les résistances réactives sont connectées en série entre les bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur opérationnel (2), ces commutateurs analogiques étant respectivement connectés entre les bornes de ces résistances réactives à l'exception de celle qui est connectée à la borne d'entrée de cet amplificateur opérationnel, et la borne de sortie de cet amplificateur opérationnel.
- 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un amplificateur de gain programmable est connecté après ledit circuit de commutation de gain (7) et ledit amplificateur opérationnel (2).
- 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans ledit circuit de commutation de gain (7), la largeur d'une gamme est fixée de manière précise pour une gamme associée à une mesure en grandeur naturelle et la largeur d'une gamme est fixée de manière approximative pour les autres gammes de mesure.
- 8. Procédé de mise en action du dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'unité de commande de fonctionnement (4) émet les signaux de commande de commutation en direction du circuit de commutation de gain (7, 8) de manière que cette unité de commande de fonctionnement calcule une valeur de quantité de lumière transmise Ii = Vi/Gi en se fondant sur une valeur Vi, obtenue par conversion analogique/numérique d'une valeur mesurée, pour un gain donné Gi, choisit un gain Gi+1 en se fondant sur la gamme qui, dans une pluralité de gammes prédéterminée, correspond à ladite valeur Ii; et si le gain Gi+1 coïncide avec le gain actuel Gi, cette valeur Ii constitue une valeur de mesure finale, alors que si le gain Gi +1 ne coïncide pas avec le gain actuel Gi, une valeur Vi est obtenue par une conversion analogique/numérique de la valeur mesurée au gain Gi +1 afin de calculer une valeur Ii+1 = (Vi + l)/(Gi +1), et des opérations similaires sont répétées jusqu'à l'obtention d'une coïncidence.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |