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Farbtempeaturmesser Es sind rein optische Farbtemperaturmesser bekannt,
die beispielsweise nach folgendem Prinzip arbeiten: Aus der Strahlung, die der zu
messenden Lichtquelle entstammt, werden zwei Teile ausgesondert. Der eine Teil,
die Vergleichsstrahlung, enthält nur Strahlen eines relativ engen Spektralgebietes,
während der andere Teil, die Meßstrahlung, Strahlungen aus zwei Bereichen enthält,
die im Spektrum links bzw. rechts vom erwähnten engen Spektralgebiet der Vergleichsstrahlung
liegen. Meß- und Vergleichsstrahlung werden in bezug auf die Farbempfindung, die
sie im Auge hervorrufen, miteinander verglichen. Durch Einschaltung eines die Farbempfindung
ändernden Mittels in den Strahlengang eines der beiden Strahlungsteile wird eine
weitgehende Gleichheit der von Meß- und Vergleichsstrahlung erzeugten Farbempfindung
erreicht, wobei das Ausmaß der hierfür notwendigen Farbänderung als Meßgröße für
die Farbtemperatur dient.
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Wählt man beispielsweise als Vergleichsstrahlung einen engen Spektralbereich
um etwa 590 nm und als Meßstrahlung eine aus dem grünen und roten Bereich des Spektrums
ausgesonderte Strahlung, so ruft die Vergleichsstrahlung unabhängig von der Farbtemperatur
eine orangegelbe Farbempfindung hervor, die Meßstrahlung jedoch eine mit der Farbtemperatur
wechselnde, da bei hoher Farbtemperatur die grüne Strahlung die Farbempfindung entscheidet,
bei niedriger Farbtemperatur dagegen die rote. Die Farbempfindung der Meßstrahlung
bewegt sich somit in Abhängigkeit von der Farbtemperatur von Grün über Gelb und
Orange nach Rot. Bei geeigneter Auswahl der Meß- und Vergleichsstrahlung sind bei
einer bestimmten Farbtemperatur die von ihnen erzeugten Farbempfindungen einander
gleich. Durch entsprechende Veränderung eines oder beider Strahlungsteile läßt sich
eine derartige Gleichheit der Farbempfindung von Meß- und Vergleichsstrahlung auch
für andere Farbtemperaturen erreichen.
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Nach diesem bekannten Prinzip lassen sich jedoch nur Farbtemperaturmesser
bauen, bei denen die beiden Spektralbereiche, die die Meßstrahlung bilden, im Spektrum
verhältnismäßig nahe beieinanderliegen, da nur in diesem Fall ein enger im Spektrum
vorhandener Strahlungsbereich als Vergleichsstrahlung gefunden werden kann, der
bei einer bestimmten Farbtemperatur eine Farbempfindung hervorruft, die der von
der Meßstrahlung erzeugten gleich ist. Daher ist es auch nicht möglich, die Meßstrahlung
aus blauer und roter Strahlung zu bilden, da sich die von diesen Strahlenteilen
erzeugte Farbempfindung bei stetig fallender Farbtemperatur von Blau über Purpur
nach Rot bewegt und das Spektrum keine Purpurfarben enthält.
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Andererseits ist aber eine derart aus roter und blauer Strahlung
bestehende Meßstrahlung besonders brauchbar, da Blau und Rot an den beiden Enden
des sichtbaren Spektralgebietes liegen und somit die Änderung des Verhältnisses
der auf die beiden Spektralbereiche entfallenden Energien besonders groß ist.
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Die im folgenden näher beschriebene Erfindung bezieht sich nun auf
einen optischen Farbtemperaturmesser der geschilderten Art, bei dem jedoch im Gegensatz
zum vorbekannten Verfahren der eine der beiden Strahlungsteile (Meßstrahlung) im
wesentlichen aus dem kurzwelligen (blauen) und langwelligen (roten) Spetralbereich
ausgesondert wird, während der andere Strahlungsteil (Vergleichsstrahlung) außer
kurzwelliger und langwelliger Strahlung noch eine Strahlung aus dem Bereich von
etwa 560 bis 590 nm enthält.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Meßverfahrens
dient Abb. 1. Sie zeigt eine Farbtafel in rechtwinkeliger Koordinatendarstellung.
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Die Abszisse gibt den Normfarbwertanteil x, die Ordinate den Normfarbwertanteil
y an. In dieses Koordinatennetz ist der Spektralfarbenzug eingetragen, der die von
B(lau) über G(rün) nach R(ot) führende Kurve ergibt, wobei die jeweiligen Wellenlängen
neben dem Kurvenzug eingetragen sind. Die GeradeB-R ist die »Purpurlinie«, auf der
die im Spektrum nicht vorkommenden Purpurfarben liegen.
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Innerhalb dieses geschlossenen Kurvenzuges liegen unter anderem die
Farborte der Normlichtarten A und C, die mit NLA und NLC bezeichnet sind.
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Bei Beleuchtung mit Normlichtart A, der eine Farbtemperatur von 28500
K entspricht (G1ühlampenlicht), ist der mit NLA bezeichnete Punkt der Unbuntpunkt.
Entsprechend gilt für die Normlichtart C (etwa 65000 K) der Punkt NLC als Unbunt-
punkt.
Die Farborte von Lichtarten anderer Farbtemperaturen liegen auf der gestrichelten
Kurve.
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Die Meßstrahlung, die erfindungsgemäß im wesentlichen aus roter und
blauer Strahlung besteht, ändert sich in bezug auf die Farbempfindung sehr stark
mit der Farbtemperatur. Je höher letztere wird, um so blauer erscheint die Meßstrahlung.
Die Vergleichsstrahlung enthält dagegen außer Rot und Blau noch eine starke Strahlung
aus dem orangegelben Bereich Eine derartige Vergleichsstrahlung sei beispielsweise
aus der Strahlung folgender drei -Spektralbereiche zusammengesetzt, die in der Abbildung
durch Verstärkung des jeweiligen Kurventeiles besonders hervorgehoben sind: erstens
kurzwelliges Spektrumende bis 475 nm, zweitens 565 bis 585 nm und drittens 655 nm
bis langwelliges Spektrumende.
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Die nach DIN 5033 berechneten Farborte der Vergleichsstrahlung bei
NLA bzw. NLC sind die in der Abbildung mit VA bzw. Vc bezeichneten Punkte. Verbindet
man z. B. den Punkt VA mit NLA durch eine gerade Linie, so erhält man als Schnittpunkt
mit der Purpurlinie den Punkt V. Verbindet man weiterhin Yc mit NLC, so erhält man
als Schnittpunkt mit der Purpurlinie einen Punkt, der so nahe bei V liegt, daß er
als mit diesem zusammenfallend bezeichnet werden kann. Das heißt aber, daß die als
Beispiel gewählte Vergleichsstrahlung bei NLA in demselben Farbton erscheint wie
bei NLC. Der Farbton der Vergleichsstrahlung ist also von der Farbtemperatur praktisch
unabhängig.
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Der im wesentlichen unverändert bleibenden Farbe der Vergleichsstrahlung
wird nun die Farbe der Meßstrahlung angeglichen, in dem man das Verhältnis der in
ihr enthaltenen roten und blauen Anteile ändert.
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Hierzu kann beispielsweise ein quer zum Strahlengang der Meßstrahlung
verschiebbarer Farbkeil dienen. Die Verschiebung dieses Farbkeils ist dann ein Maß
für die Farbtemperatur. Ebenso kann auch die Vergleichsstrahlung der Meßstrahlung
angeglichen werden, oder man ändert beide Strahlungen so, daß sie farbgleich werden.
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Soll ein Farbkeil zur Angleichung der Meßstrahlung an die Vergleichsstrahlung
dienen, wird er so gefärbt, daß er im roten Spektralgebiet eine andere Absorption
hat als im blauen. Dazu wird beispielsweise ein Farbstoff verwendet, der in bezug
auf spektrale Durchlässigkeit den bekannten Filtern entspricht, die vor eine Lichtquelle
gesetzt werden, um deren Farbtemperatur zu ändern. Ein derartiger Farbstoff kann
prinzipiell aber auch benutzt werden, wenn der Farbkeil zur gleichzeitigen Änderung
von Meß- und Vergleichsstrahlung dienen soll. Da man dabei jedoch eine unerwünschte
Schwächung der Vergleichsstrah lung erhält, ist es in diesem Falle vorzuziehen,
einen Farbstoff zu benutzen, der ebenfalls Rot und Blau verschieden stark absorbiert,
darüber hinaus aber im Spektralbereich von 560 bis 590nm eine möglichst geringe
Absorption aufweist.
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Sollen für die Meß- und Vergleichsstrahlung verschiedene Keile benutzt
werden, kann man für die Meßstrahlung beispielsweise einen grünen Keil ver wenden,
dessen Rotabsorption ungleich der Blauabsorption ist, und für die Vergleichs strahlung
einen Graukeil, der die Helligkeit der Vergleichsstrahlung ändert. Eine derartige
Anordnung ist weiter unten an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Abb. 2 zeigt eine der möglichen Ausführungsformen eines Farbtemperaturmessers
nach dem beschriebenen Verfahren. Die zu messende Temperaturstrahlung fällt von
links in Pfeilrichtung ein und wird durch
zwei einander benachbarte Felder 1 und
2 hindurch, die in einer Gleithülse 3 angeordnet sind, betrachtet.
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Jedes dieser beiden Felder besitzt ein Farbfilter, von denen das eine
nur die Meßstrahlung durchläßt, das andere nur die Vergleichsstrahlung. Die Farbe
von Meß- und Vergleichsstrahlung wird durch Verschieben des Rahmens 4, in welchem
sich die beiden Farbkeile 5 und 6 befinden, so lange geändert, bis Farbgleichheit
in den Feldern 1 und 2 erreicht ist. An der Skalenteilung 7 wird das Ausmaß der
zur Erzielung der Farbgleichheit notwendigen Keilverschiebung abgelesen. Die Eichung
der Skala kann in Farbtemperaturen (OK oder Mired) erfolgen oder auch direkt in
Filterwerten für Farbaufnahmen.
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Um Fehlmessungen durch einen farbigen Hintergrund auszuschalten,
trifft das zu messende Licht, ehe es die Farbkeile und die Filter durchsetzt, auf
die Opal- oder Mattglasscheibe 8. Dieses Diffusionsmittel kann aber auch in Fortfall
kommen; in diesem Fall visiert man dann eine gut remittierende, vorzugsweise mattweiße
Fläche an, die auch an dem Gerät selbst befestigt sein kann.
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Weiterhin ist es möglich, an Stelle der beiden Farbkeile 5 und 6
nur einen einzigen zu benutzen, der die Farbe beider Strahlungsteile ändert. Auch
kann die Aussonderung der Strahlungsteile anstatt durch Filter dadurch vorgenommen
werden, daß die Strahlung der Lichtquelle ein Prisma durchsetzt und aus dem von
diesem entworfenen Spektrum durch Spiegel bzw.
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Schlitz blenden die gewünschten Spektralbereichte ausgeblendet und
den einander benachbarten Feldern zugeleitet werden. Bei der konstruktiven Ausgestaltung
des heschriebenen Farbtemperaturmessers können die üblichen Mittel zur Erleichterung
der Handhabung, Verbesserung der Sichtbarkeit usw. angewandt werden, wie beispielsweise
die Verschiebung des oder der Farbkeile mittels eines Zahntriebes, Anbringung einer
Betrachtungslupe vor den beiden zu vergleichenden Farbfeldern, Ausbildung der Farbkeile
als Kreiskeile oder Verwendung eines schwachen Gegenkeils im Betrachtungsfenster,
um eine einheitliche Färbung der beiden Vergleichsfelder zu erhalten.
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Der Erfindungsgegenstand kann auch in der Form abgeändert werden,
daß mehrere Paare aneinandergrenzender Felder vorgesehen sind, von denen jedes Felderpaar
bei einer bestimmten, für das betreffende Felderpaar charakteristischen Farbtemperatur
weitgehende Farbgleichheit der beiden Felder aufweist.
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Eine derartige Anordnung entsteht beispielsweise, wenn sich die mit
den Farbfiltern ausgefüllten Felder 1 und 2 über die volle Länge des Keils erstrecken
und aus der so entstandenen, aus zwei übereinanderliegenden Farbstreifen bestehenden
Fläche mittels undurchsichtiger Schablonen mehrere Felderpaare ausgeblendet werden,
deren jedes somit nur bei einer ganz bestimmten Farbtemperatur gleiche Farbe der
aneinandergrenzenden Felder aufweist. An jedes dieser Felderpaare wird der entsprechende
Farbtemperaturwert oder ein ihm korrelierter Wert geschrieben. Dabei können die
Felderpaare auch kreis- oder kreisbogenförmig auf einer festen oder drehbaren Scheibe
angeordnet sein.
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Abb. 3 zeigt eine derartige Anordnung mit neun Felderpaaren. Diese
kann auch in der Art hergestellt sein, daß an Stelle des hinter den Feldern befindlichen
Farbkeils hinter jedes Feld oder Felderpaar ein Farbfilter gesetzt wird, das die
gleiche Farbe aufweist, die der Keil hinter dem betreffenden Feld gehabt hat; dadurch
erhält man eine gleichmäßige Färbung der Felder.
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Auch ohne die eben beschriebene Abdeckung gestattet eine derartige
Anordnung die Bestimmung der Farbtemperatur, wenn man diejenige Stelle sucht, an
der oberer und unterer Farbstreifen am besten in der Farbe übereinstimmen, und dann
an einer unter den Farbstreifen angebrachten Teilung die Farbtemperatur abliest.
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Der erfindungsgemäße Farbtemperaturmesser kann statt für Durchsicht
auch für Aufsicht eingerichtet sein, und zwar zweckmäßig mit einem Spiegel unterlegt.
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Da optische Farbtemperaturmesser der beschriebenen Art in erster
Linie zur Ermittlung etwa notwendiger Konversionsfilter bei Farbaufnahmen benötigt
werden, ist es zweckmäßig, eine derartige Meßvorrichtung in erster Linie mit einem
fotoelektrischen Belichtungsmesser zu kombinieren. Die Abb. 4 und 5 zeigen derartige
Ausführungsbeispiele von fotoelektrischen Belichtungsmesern, in die Farbtemperaturmesser
gemäß der Erfindung eingebaut sind.
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In der Ausführung gemäß Abb. 4 befindet sich im Gehäuse 9 des Belichtungsmessers
der Schacht 10, durch den hindurch die auf dem Schieber 11 angebrachten Vergleichsfelder
12 beobachtet werden können. Der Schieber wird durch die Rast 13 in der Meßstellung
festgehalten; die zugehörige Farbtemperatur wird im Fenster 14 abgelesen.
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Abb. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich die einzelnen
Vergleichsfelder 12 auf der drehbaren Scheibe 15 befinden; beobachtet werden Wese
wiederum durch den Schacht 10, dessen Einblick sich unterhalb der Ableseskala 16
befindet.
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Bei diesen Beispielen kann die Art des Farbtemperaturmessers entweder
nach Abb. 2 oder 3 ausgeführt sein. Handelt es sich um eine Ausführung mit unterlegtem
Spiegel für Draufsicht, so kann dieses Gerät als Klappe am Belichtungsmesser angebracht
sein.
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In gleicher oder ähnlicher Weise kann der Farbtemperaturmesser auch
mit einem Aufbewahrungsbehälter für Vorsatzfilter kombiniert sein.