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Fotoelektrischer Belichtungsmesser zur Bestimmung der Lichtstärke
bzw. der Belichtungszeit, insbesondere für Farbaufnahmen
Die Erfindung betrifft einen
fotoelclitrischen Belicbtungsmesser zur Bestimmung der Lichtstärke bzw. der Belichtullgszeit
insbesondere für Farbaufnahmen, der unter Verwendung von drei einem Anzei gegerät
vorgeschalteten, zur Bestimmung der Lichtstärken der drei Spoktralkomponellten dienenden
verstellbaren. mit Skalen gekuppelten Widerständen die Gesamtlichtstärke und die
Lichtstärke der einzelnen Spektralkomponenten zu messen gestattet.
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Es ist bekannt, bei Belichtungsmessern dieser Art dem Anzeigegerät
Widerstände zum Abgleich beim Messen vorzuschalten und die Fotozelle mit vorgeschalteten
Farbfiltern zur Berücksichtigung der Filmeínpfindlichkeit zu versehen. Die bekannten
Belichtungsmesser dieser Art sind jedoch vielteilig, da hei ihnen keine Maßnahmen
zur Anzeige der Gesamtlichtmenge vorgesehen sind und die Anzeige der Spektralkomponenten
nur mit erheblichem Aufwand möglich ist.
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Durch die Erfindung wird ein fotoeiektrischer Belichtungsmesser an
gegeben der die Berücksichtigung der spektralen Farl)empfindlichkeit des zu verwendenden
Films mit hesonders einfachen Mitteln gestattet.
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Erfindungsgemäß wird zur Erzielung dieser Vor teile der eingangs
erwähnte fotoelektrische Belichtungsmesser in der Weise ausgebildet, daß drei aneinanderliegende
drehbare Skalenringe mit gemeinsamer Achse sowie ein in der Querrichtulig über
die
drei Skalenringe geführter Meßfaden vorgesehen sind, dessen eines Ende mit dem verschiebbaren
Nullpunkt des Skalenringes fest verhunden ist und dessen anderes E'nde über eine
sei an der Einstellmarke des Instrumentenzeigers nachgebend angeordnet ist.
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Die spektrale Empfindlichkeitsanpassung des Belichtungsmessers nach
der Erfindung an die jeweils verwendete Emulsion des Films kann dadurch erfolgen,
daß die einzelnen in verschiedenen Ebenen liegenden Fotozellen gegeneinander verschiebbar
angeordnet sind und sich dadurch wie Blenden überdecken können.
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Der erfindungsgemäße Belichtungsmesser kann mit nur einer Fotozelle
ausgeführt werden. Der den Meßwert anzeigende Strom wird der Fotozelle stufenweise
entnommen und addiert, oder es wird umgekehrt die spektrale Teilstrahlung aus der
Messung der Gesamtstrahlung subtrahiert. Zu diesem Zweck wird der Fotozelle ein
geteiltes Blendensystem vorgelagert. Die wirksame Fläche der Fotozelle ist bereichsweise
durch zugeordnete Filter in nur auf einzelne Spektralbereiche reagierende Teilflächen
aufgeteilt. Der in Teilempfindlichkeitsbereiche unterteilten Fotozelle werden mehrere
verschieden starke Ströme entnommen. Beispielsweise kann eine Teilfläche der Fotozelle
nur rot-, eine zweite nur grün- und die dritte nur blauempfindlich ausgebildet sein.
Drei dieser Flächeneinteilung entsprechend der Zelle vorgelagerte Blenden lassen
sich einzeln, in Gruppen oder gemeinsam entfernen.
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Die Betätigung jeder Teilblende leitet den Meßvorgang für jeden Spektralbereich
ein. Die Skala des mit der Fotozelle in Verbindung stehenden Galvanometers enthält
dem Meß vorgang angepaßte Unterteilungen oder ineinandergreifende Teil skalen, aus
denen durch Marken oder Nonien die gewünschten Teilresultate entnommen werden können.
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Dem Anzeigegerät sind drei mit verstellbaren Skalen gekuppelte Widerstände
vorgeschaltet, die zur Bestimmung der Lichtstärken der drei Spektralkomponenten
dienen, wobei auch die Gesamtlichtstärke und die Lichtstärke der einzelnen Spektralkomponenten
gemessen werden können.
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Die verstellbaren, mit den Widerständen gekuppelten Skalen sind als
aneinanderliegend drehbare Skalenringe Si, 5'2 und 83 ausgebildet, die auf einer
gemeinsamen Achse angeordnet sind.
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In der Querrichtung ist über die drei Skalenringe ein MeBfaden geführt,
dessen eines Ende mit dem verschiebbaren Nullpunkt des einen Skalenringes ski fest
verbunden ist und dessen anderes Ende über eine Öse an der Einstellmarke des Instrumentenzeigers
nachgebend angeordnet ist.
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Mit Hilfe der vorbeschriebenen Anordnung ist es möglich, sechs und
mehr miteinander nur teilweise in Zusammenhang stehende Meßwerte in einer Skala
zu vereinigen und die Ermittlung der jeweiligen Meßwerte mechanisch und ohne Rechnung
durchzuführen. Dabei kann beispielsweise der Schieber der Widerstände von je einer
Skala gebildet werden und eine die Gesamtbelichtungszeit messende Skala SI verwendet
werden. während die zwei anderen Skalen mit den Widerständen verbunden sind, die
den bereits erwähnten Spektralbereichen zugeordnet - sind. Die Messung erfolgt durch
Ausgleich der Ströme in der Weise, daß das Meßgerät bei richtiger Einstellung der
Widerstände auf Null steht.
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Die Skalenringe können hinter den drei Fotozellen angeordnet sein.
Innerhalb der Skalenringe kann das Anzeigeinstrument angeordnet sein, dessen Zeiger
eine der Skalen iibergreift.
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Da das Anzeigegerät die Abweichung von einem vorbestimmten Normalwert
messen soll, muß dieses Normalwertverhältnis, das seinerseits ganz verschiedenen
Meßwerten entspricht, bei jedem Meßwert angezeigt werden. Diese den verschiedenen
Meßwerten angepaßte Meßeinrichtung wird durch den erwähnten, dem Gesamtmeßwert sich
automatisch anpassenden, die übrigen Meßwerte von einem Nullpunkt aus verbindenden
laufenden Meßfaden verwirklicht.
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Die Betätigung der Blenden ist mit den Skalenringen gekuppelt. Die
Skalenringe können bei geschlossenen Blenden oder bei ausgeschalteten Widerständen
oder Fotozellen gegen den Betätigungsnullpunkt versetzt angeordnet sein. Die Messung
tritt dann erst nach eingeleiteter Drehung der einzelnen Skalenringe ein. Die mechanische
Anordnung wird in der Weise getroffen, daß z. B. alle Teilwiderstände gegen die
Nullstellung der Skalen ringe versetzt liegen, so daß beim Beginn der Drehung eines
Skalenringes der gesamte erste Widerstand eingeschaltet wird. Ober diesen Widerstand
fließt der Gesamtstrom der Zellen. Der Skalenring SI zeigt dann den Meßwert der
Gesamtstrahlung an.
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Die Messung der Lichtstärken der Spektralkomponenten erfolgt durch
Drehung der Skalenringe 82, 83. Wird der Skalenring 82 gedreht, so schaltet sich
der diesem Skalenring zugeordnete Stromkreis aus. Der dem Skalenring 82 zugeordnete
Stromkreis entspricht nur einer Spektralkomponente, z. B. Blau und Grün. Wird der
dritte Skalenring 5-3 gedreht, so wird der nur einer Spektralkomponente entsprechende
Strom eingeschaltet und der von dem Skalenring 82 beeinflußte Strom ausgeschaltet.
Es wird somit für jeden Skalenring nur der ihm zukommende Meßbereich erfaßt.
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Die erfindungsgemäße Skalenanordnung läßt für jeden Meßwert der Gesamtstrahlung
die Ablesung der Lìchtstärken der drei Spektralkomponenten zu sowie auch die Ablesung
der prozentualen Anteile jeder Spektralkomponente an der Gesamtstrahlung.
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Durch in das Gerät eingebaute Wechselschalter, deren Betätigung durch
Eindrücken von Knöpfen erfolgt, kann jeder gewünschte Ausgleich veranlaßt werden,
so daß die jeweils erforderlichen Korrekturen des Belichtungsvorganges durchgeführt
werden können. Die Schalter haben die Aufgabe, nach Ermittlung der Skalenstellung
die jeweils anzuwendenden Korrektionsfilter zur Erzielung einer dem Aufnahmematerial
entsprechenden Belichtung zu dienen, und können auch zu anschließenden Kontrollmessungen
verwendet werden. Die Benutzung der Filter ist vielfach heim Belichten während der
Aufnahme
und vor allem während des Kopiervorganges von Farbmaterial erforderlich. Sie finden
demgemäß zur Messung der Lichtstärke und zur Regelung der Belichtung Anwendung.
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Benutzt man die den jeweils zu bestimmenden Lichtstärken entsprechende
Zeigerstellung direkt zum Messen, so kann man im Rahmen der Erfindung Instrumente
mit feststehenden Skalen schaffen, auf denen die einzelnen Messungen der Spektralkomponenten
durch verstellbare Wirken festgehalten werden. Die einzelnen Meßablesungen müssen
in diesem Fall aus entsprechend durchgebildeten Linienscharen, die die Skala überqueren,
entnommen werden. Aus ihnen ist die spektrale Lichtmengellverteilung direkt abzulesen
oder aus den einzelnen Markenstellungen zü entnehmen.
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Die Arbeitsweise des fotoelektrischen Belichtungsmessers ist folgende:
Der SkalenringSI sei mit einem Widerstand verbunden, über den der Strom des gesamten
Fotozellensystems fließt. Durch Drehen des Skalenringes wird somit die Gesamtstrahlung
eines Belichtungszustandes gemessen.
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Der SkalenringSI und der an ihm angehrachte Widerstandsschieber werden
so lange verdreht, bis das Anzeigegerät den Nullwert erreicht hat. Die Skala zeigt
bei Null stellung des Anzeigegerätes die Belichtungszeit für die Gesamtstrahlung
an. Diese kann in Zusammenhang mit der Belichtung einer pauchromatischen Emulsion
ermittelt werden, für die die Skala geeicht ist, ohne daß dabei die spektrale Zusammensetzung
des Lichtes untersucht wird. Die Grauwertrichtigkeit des entwickelten Bildes kann
somit nur angenommen werden. Zur Bestimtnung der Spektralkomponente und zur Kontrollmessung
werden die Skalenringe 82 und S3 betätigt. Durch Drehen des Skalenringes S2 wird
der über den zugehörigen Widerstand fließende Strom und der über den zu dem Skalenring
S I fließende Strom ausgeschaltet. Die Drehung des Skalenringes SI erfolgt auch
hier so lange, bis das Anzeigegerät Null zeigt. Der Nullstrich des Skalenringes
82 zeigt unter ihm an der Skala 81 den Meßbetrag für beispielsweise die rote Strahikomponente
der Strahlung, bezogen auf die gleiche panchromatische Emulsion. Bei diesem Meßvorgang
wird auf dem Skalenring.SI vom Nullstrich der Skala bis zum Nullstrich des Skalenringes
S2 der Meßwert beispielsweise für Rot angezeigt, während am Nullstrich des Anzeigegerätes
die Lichtstärke für Grün und Blau abzulesen ist. Zur Trennung der Messungen des
grünen und blauen Spektralbereiches in Einzelmessungen wird derselbe Meßvorgang
durch Drehen des Skalenringes S3 vollzogen. Seine Drehung schaltet den durch den
zu dem Skalenring 82 gehörenden Widerstand fließenden Strom aus und den, der durch
den zum SkalenringS3 gehörenden Widerstand fließt, ein. Der Skalenring 83 zeigt
bei Nullstellung des Anzeigegerätes die Belichtungszeit für die blaue Spektralkomponente
und am Nullstrich des Skalenringes 83 an dem Skalenring 82 beispielsweise die grüne
Spektralkomponente zur Belichtung der gleichen panchromatischen Emulsion an.
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Es ergeben somit die Nullstellungen der letzten beiden Skalenringe
an den vorhergehenden Skalenringen und die Skalenstellung des letzten Ringes gegenüber
der Nullstellting des Anzeigegerätes die Meßwerte für die einzelnen Spektralkomponenten.
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Die angegebenen Messungen gestatten es, die Belichtungszeiten zum
Belichten einer panchromatischen Emulsion unter den an dem Belichtungsmesser angegebenen
Verhältnissen zu ermitteln, ehenso die Belichtungszeiten der gleichen Emulsion beim
Belichten mit der roten, grünen oder blauen Spektralkomponente desselben Lichtes
sowie beim Belichten der roten und grünen oder grünen und blauen Spektralkomponente.
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An sich sind Rechenscbiebereinrichtungen zur Auswertung von Ergebnissen
in kreisförmiger oder linearer Anordnung bekannt. Die Handhabung dieser bekannten
Einrichtungen ist jedoch umständlicher und zeltraubender als die des erfindungsgemäßen
Belichtungsmessers.
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Der jedem Meßwert für jede Spektralkomponente zukommende Normalwert
wird erfindungsgemäß durch den wandernden Meßfaden gemessen, dessen Länge sich der
jeweiligen Meßstrecke anpaßt, da sein Ende nachgebend angebracht ist. Die Wanderung
des Meßfadens wird durch die Bewegung beispielsweise der Skala hervorgerufen, indem
der Meßfaden z. B. mit dem Fußpunkt des Nullstriches des Skalenringes SI fest verbunden
ist und mit dem Bewegen der Skala aus dem zu seiner Aufnahme bestimmten Federgehäuse
heraus-oder federnd in dieses hineingezogen wird. Der Gehäuseaustritt liegt z. B.
am Skalenende der Y-Achse des Nullstriches des Belichtungsmessers.
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Jede Änderung eines Meßwertes ergibt somit eine Änderung der Winkellage
des Meßfadens in dem in dieser Weise gebildeten Koordinatensystem. Die Einteilung
der Skalen erfolgt zweckmäßig in Belichtungszeitwerten, während die Einteilung der
als Ordinate wirkenden Skalenbreite in gleichmäßige, zur Bestimmung der prozentualen
Abweichung dienende Intervalle erfolgt. Teilt man eine Skalen breite in zehn Intervalle
ein, so ergibt jedes Intervall IO °/ F Abweichung vom Normalverhältnis. Die Abweichung
ist auf der Ordinate zu entnehmen und durch die Entfernung des Fußpunktes des Nullstriches
jedes Skalenringes vom wandernden Meßfaden bestimmt.
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Führt man den Meßfaden von seiner Endstellung zur Ausgangsstellung
über die Nullstellung der übrigen Skalenringe zurück, so wird dadurch eine Aufzeichnung
der Lichtstärkenverteilung des untersuchten Lichtes ermöglicht. Aus ihr läßt sich
unmittelbar die vorzunehmende Korrektion bildlich entnehmen und demgemäß das Korrektionsfilter
auswählen.
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Die Anwendung des Gerätes kann an folgendem Beispiel erläutert werden:
Zur Belichtung eines Films sei die Belichtungszeit l/2s" angegeben. Der Belichtungsmesser
sei auf die Empfindlichkeit dieses Films geeicht. Der Film selbst ist so beschaffen,
daß seine richtige Belichtung durch eine bestimmte spektrale Helligkeitsverteilung
gegeben sein muß,
die durch die Länge des Meßfadens dargestellt
wird. freie wird angezeigt, wenn die Skalenringe S2 und S3 mit ihren Nullstellungen
jeweils unter dem Meßfaden stehen. Stünden die Skalen 82 und 83 mit dem Nullstrich
unter dem Meßfaden, so würde die gemessene Lichtstärke, in Dezimalbrüchen ausgedrückt,
mit 0,12" für jeden Skalenwert die Einzelwerte der Lichtstärken anzeigen. Da jede
der Skalen nur die spektrale Komponente ergibt und da bei Farbaufnahmen ebenso wie
bei Schwarzweißaufnahmen die Belichtung für alle Spektralkomponenten nur mit einer
Belichtungszeit erfolgt, ist neben der Belichtungszeit l/2s" oder 0,4" nur die Kenntnis
der Abweichung der Aufuahmebelichtung von der Normalbelichtung erforderlich. Der
Skalenring S steht mit seinem Nullstrich über dem Skalenstrich SI auf 1/7!J = 0,143".
Diese Skala weicht somit um o,I2" auf o,I43" entsprechend der Ablesung an dem Meßfaden
in absoluten Werten um 0,023" Belichtungseinheiten oder in Prozenten um zoO/o im
Mischungsverhältnis ab.
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Da gemäß der oben beschriebenen Maßanordnung vom Null strich des
Skalenringes I zum Nullstrich des Skalenringes 2 die rote Spektralkomponente gemessen
wird, fehlen der einwirkenden Belichtungsstrahlung 20t/o an roter Spektralkomponente.
Die grüne Spektralkomponente wird durch den Nullstrich der Skala S im Vergleich
zur Skala S2 angezeigt. Die Skalenringstellung zeige dann = = o,I24" an, d. h.,
die Abweichung in der grünen Spektralkomponente ergibt gegenüber der Normalbelichtung
nur den absoluten Wert von 0,005" Belichtungszeit. Die blaue Spektralkomponente
sei dann mit 1/io" = 0,I" angezeigt. Ihre Abweichung vom Normalwert ist also am
größten. Sie beträgt 0,043". Die blaue Spektralkomponente herrscht demnach bei dem
vorbeschriebenen Meßbeispiel vor. Durch Zurückführen des Meßfadens über die Nulistriche
der Skalenringe 82, 83 zum Gehäusenullpunkt läßt sich die Ausmessung der Strahlung
vervollständigen. Man erhält auf diese Weise ein geschlossenes Flächendiagramm,
das mit der Nullcharakteristik der Fläche die jeweils zu ermittelnde und abgestimmte
Spektralverteilung ergibt. Zur Korrektion der an den Skalenringen angezeigten Belichtungen
wird beispielsweise ein blaugrüner Filter erforderlich. Ein solcher Korrektionsillter
wird vor den Belichtungsmesser gesetzt, so daß dieser neue Belichtungszeiten anzeigt.
Bei richtig gewähltem Filter wird das Meßdiagramm zu einer Linie. Hat man dieses
Ergebnis erreicht, dann wird der zu seiner Herbeiführung verwendete Filter vor das
Objektiv der Aufnahmekamera gesetzt, um auf diese Weise die korrekte Belichtung
des verwendeten Filmmaterials zu erzielen.
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Der Belichtungsmesser nach der Erfindung läßt sich unter Zwischenschaltung
von abschaltbaren Blockwiderständen und entsprechender Differenzierung der Meßempfindlichkeit
zur Erzielung weiterer Äießmöglichkeiten ausgestalten. Man kann durch solche abschaltbaren
festen Widerstände oder durch Auswechseln oder Abblenden der Fotozellen für jede
gewünschte spektrale Verteilutrg und jeden gewünschten Meßbereich bei entsprechender
Empfindlichkeit zu brauchbaren Meßergebnissen gelangen.
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Die unter den einzelnen Skalenringen angeordneten Wfderstandsdrähte
können zur Erzielung übereinstimmender Skalenteilungen mit unterschiedlichen Widerstandsgradienten
durch entsprechende Verlegung der Widerstands drähte ausgebildet sein.
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Die Anpassungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Belichtungsmessers
an unterschiedliche Meß auf gaben kann durch eine entsprechende Aufteilung der aktiven
Fläche der Fotozelle erzielt werden, wobei entsprechende Fotozellenformen gebildet
werden, wobei aber auch ähnliche Ergebnisse durch gegenseitige Verstellung unterschiedlicher
Fotozellen erreicht werden können.
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Die wirksame Fläche der Fotozelle ist vorzugsweise eine Kreisfläche
mit radialer Unterteilung, so daß die Teilflächen Kreissektoren darstellen. Die
Fotozellen können beispielsweise in Lagerringen angeordnet sein, wobei jede der
Zellen eine von denen der anderen abweichende spektrale Empfindlichkeit aufweist.
Die in Form von Kreissektoren ausgebildeten Fotozellen sind in einem Gehäuse untereinanderliegend
drehbar angeordnet. Durch gegenseitiges Verdrehen der Zellen läßt sich die wirksame
Belichtungsfläche einer Zelle, die hinter der anderen Zelle gelagert ist, im Wege
des Verdrehens der letztgenannten Zelle wie auch durch Verdrehen einer weiteren
Zelle verändern. Man kann auf diese Weise die spektrale Teilempfindlichkeit der
einzelnen Zellen und die Gesamtempfindlichkeit des Gerätes variieren.
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Dabei können die Verstellwinkel an Skalen abgelesen werden, so daß
man das Fotozellensystem den jeweils maßgebenden Meßbedingungen anpassen kann. Eine
solche Einstellmöglichkeit hat gegenüber bekannten Belichtungsmessern den Vorteil,
daß sich die wirksame Gesamtnutzfläche der Fotozelle durch das Einstellen nicht
vermindert.
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Zur Bestimmung der Gesamtbelichtungszeit Z aus den Einzelbelichtungszeiten
Zr für die rote, Zg für die grüne und zi für die blaue Spektralkomponente nach der
Beziehung I/Z = lfZr + I/Xg + i/Zb ist bei der Erfindung maßgebend die prinzipielle
Übereinstimmung mit der Beziehung für die Parallelschaltung von Einzelwiderständen
wt, w2 und Ws I/W = Ilzer, + I/W2 + Ion'3 zu einem Gesamtwiderstand W. Die Erfüllung
dieser Bedingung läßt sich naturgemäß durch beliebige geeignete elektrische Anzeigegeräte
kontrollieren, wobei Spiegelgalvanometer oder Zeigerinstrumente anderer Art Verwendung
finden können.