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Belichtungsmesser für Mikroskope
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mit den bekannten hochempfindlichen, kleinen Halbleiter-Photowiderständen erreichen. Hier stehen einem Belichtungsmesser für Mikroskope aber wieder andere Schwierigkeiten im Wege.
Einerseits verhindert die ungleichmässige Empfindlichkeitsverteilung über die lichtempfindliche Fläche sowohl die einfachste und empfindlichste, nämlich die integrierende Beleuchtungsstärkemessung In der Bildebene,-die übrigens auch wegen der Kleinheit der lichtempfindlichen Fläche problematisch wäre-als auch eine analoge Messung im Ramsdenkreis, dessen wechselnde Grösse falsch in die Messung eingehen würde, anderseits kann man in Anbetracht des Temperaturfehlers
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schaften eines Halbleiters auch keine einfache,
verlässliche Helligkeitsmessung in dem in der Mi- kroskopie vorkommenden Bereich von etwa 6
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erwarten.bei geringen Beleuchtungsstärken macht hinwiederum bei einer gewöhnlichen optischen Kompensationsmethode die Ausnützung seiner hohen Empfindlichkeit unmöglich, da man den Arbeitpunkt aus Handlichkeitsgründen nicht in den "trägen" Bereich legen wird.
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Mängel dadurch, dass durch eine erfindungsgemässe Kombination teils bekannter, teils neuarti-
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elektrischer.
undder Photoschicht herrschenden mittleren Beleuch- tungsstärke mit einem Halbleiter-Photowider- stand bei temperaturkorrigierter direkter log- arithmischer Anzeige über zirka eine Grössenordnung und direkter, logarithmischer und, mit Ausnahme der empfindlichsten Messungen, trägheit-
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überausgemessen und dadurch unmittelbar als Belichtungszeit angezeigt wird, dass eine logarithmische Rechenvorrichtung das Verhältnis der obgenannten Beleuchtungsstärke zu ihrem tatsächlich gemessenen Vielfachen aus Kameralänge und Tubusfaktor berechnet und mit dem Filmempfindlichkeitsfaktor in das Messergebnis einbezieht.
Das vergleichmässigte Vielfache der auf der Photoschicht herrschenden Beleuchtungsstärke
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berdurch erreicht, dass der aus dem Zwischenbild des Objektes kommende Lichtstrom, der in odet nahe der Ebene des Zwischenbildes definiert be-
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terschiede des Lichstromes vermischenden lichtleitenden Elementes eine der mittleren Beleuchtungsstärke auf der Photoschicht proportionale gleichmässige Beleuchtungsstärke auf der unmittelbar hinter dem lichtleitenden Element angeordneten lichtempfindlichen Fläche eines HalbleiterPhotowiderstandes erzeugt. Durch die Vergleichmässigung der Beleuchtungsstärke wurde der störende Einfluss der ungleichmässigen Empfindlichkeitsverteilung auf der lichtempfindlichen Fläche beseitigt.
Die Messung dieser vergleichmässigten Beleuchtungsstärke mit dem Halbleiter-Photowiderstand unter Rücksichtnahme auf dessen obgenannte spezielle Halbleitereigenschaften erfolgt dadurch, dass der Photowiderstand in einer Messbrückenschaltung mit einer direkten Restanzeige des Brückeninstrumentes liegt, welche Restanzeige i : 1 einem Bereich über zirka eine Grössenordnung der Beleuchtungsstärke dem Logarithmus dieser Beleuchungsstärke proportional, temperaturkorrigiert und zumindestens in einem Teil des Bereiches hinreichend trägheitsfrei ist, wobei eine optische Kompensationseinrichtung, vorzugsweise mit abgestuften Graufiltern den zu messenden Lichtstrom in Stufen schwächt, die kleiner sind als der trägheitsfreie Teilbereich.
Gleichzeitig verschiebt die Kompensationseinrichtung, die über mehrere Grössenordnungen sich erstreckende, logarithmische Skala des Brückeninstrumentes um den Logarithmus des Schwächungsfaktors.
Durch die oben beschriebene Kombination von lichtleitendem Element, spezieller Brückenschaltung des Photowiderstandes mit logarithmischer Restanzeige und Erweiterung dieser Anzeige durch Verschieben der Anzeigeskala bei gleichzeitiger abgestufter Schwächung des Lichtstroms wurde erreicht, dass im ganzen Arbeitsbereich des Belichtungsmessers auf einer einzigen, dem Logarithmus der Beleuchtungsstärke auf der Photoschicht proportionalen Skala über mehrere Zehnerpotenzen direkt abgelesen werden kann.
Da die Schwächungsstufen kleiner sind, als der hinreichend trägheitsfreie Teil des Anzeigebereiches, können alle Messungen, mit Ausnahme derer mit höchster Empfindlichkeit, ohne störende Trägheit
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matik des Belichtungsmessers kann nun dadurch realisiert werden, dass diese Skala, als logarithmische Belichtungsskala beziffert, mit Hilfe einer nach dem an und für sich bekannten Rechen- 5chieberprinzip arbeitenden. die Skala und den Instrumentenzeiger entsprechend Photomateria'empfindlichkeit, Kameralänge und Tubusfaktor gegeneinander verschiebenden Rechenvorrichtung gestattet, die Belichtungszeit unmittelbar unte"
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tenden Elementes erklärt sich daraus, dass es ein Zylinder aus transparentem Stoff ist, der mit
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kreises liegt und der durch vielfache,
die Abbil- dung zerstörende Totalreflexion an seiner Mantelfläche eine gleichmässig und proportional dem eintretenden Lichtstrom beleuchtete Austrittsfläehe besitzt. Der eintretende Lichtstrom wird durch eine in ihrer Öffnung veränderliche Blende, z. B. eine Irisblende, in oder nahe der Zwischenbildebene proportional zu dem Beleuch- tungsstärkeintegral auf der Photoschicht begrenzt, u. zw. dadurch, dass definierte Stellungen für die Öffnung der Blende derart vorgesehen sind, dass die zugehörigen Blendendurchmesser den Abbil-
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Projizieren des Zwischenbildes auf die Photoschicht verwendet werden, verkehrt proportional sind, wobei die jeweilige Blendenöffnung so bemessen ist, dass sie annähernd als ein dem Photoformat eingeschriebener Kreis abgebildet würde.
Mit andern Worten gesagt : Die Wirkung der ver- änderlichen Blende bei der als fixes Okular anzusehenden Belichtungsmesseroptik ist dabei analog der Wirkung einer fixen Blende hinter veränderlichen Okularen, der Objekneil, den die jeweili-
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Im Zwischenbilderscheint bei Verwendung des zugehörigen Projektionsokulares auf der Photoschicht annähernd als ein dem Photoformat eingeschriebener Kreis.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt auf der Hand : Der Belichtungsmesser kann unmittelbar hinter dem Objektiv im Mikroskoptubus verwendet werden, liefert aber dabei ein Messergebnis, bei dem das jeweils verwendete Proiektionsokular schon berücksichtigt ist.
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tungsstärke proportionalen Abweichung vom Nullpunkt modifizierten Wheatstone'schen Brük-
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towiderstand in Serie mit einem in zwei Teile unterteilten Vorwiderstand von der mittleren Grösse des Photowiderstandes im Arbeitsbereich liegt, während Im ebenfalls unterteilten Parallelzweig dazu, parallel zum galvanometernäheren Teil, ein Transistor liegt, dessen Basis über eine Diode mit dem Zwischenpunkt des unterteilten Vorwiderstandes verbunden ist.
wobei die Widerstände so abgestimmt sind, dass der Transistor einerseits den durch den Vorwiderstand angenähert logarithmischen Restanzeigebereich erweitert, und anderseits im Zusammen wirken mit einem tem-
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Widerstand Imgige Widerstand hat dabei die Funktion, den Nullpunkt der Brücke entsprechend dem Temperaturfehler des Photowiderstandes zu verschieben, während der Transistor den dabei veränderten Restausschla, g durch seinen eigenen Temperaturfehler korrigiert und ausserdem durch eine Verstärkung gerade in dem Bereich, in dem die Skala gegenüber einer logarithmischen Skala zusammengedrückt erscheint,
den durch die entsprechende Dimensionierung des Vorwiderstandes schon bestehenden logarlthmischen Anzeigebe-
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auf einen bestimmten Bereich der Anzeige erfolgt dabei, dadurch, dass an der in einer Querverbindung der Brücke liegenden Diode erst von einem bestimmten Wert des Photowiderstandes an, eine Spannung in der Durchlassrichtung liegt, so dass erst dann die Basis des in Emittor-Basisschaltung liegenden Transistors einen Steuerstrom erhält. Der Hauptvorteil der Verwendung des Transistors liegt dabei nicht in der Stromverstär-
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des logarithmischen Anzeigebereiches und in der Ausnützung seines, bei andern Verwendungen meist störenden und hier erwünschten Temperaturfehlers zu einer Temperaturkompensation,
bei der kein Verringern des Ausschlages zur Erhal- tung, einer R, eserv. e für die Korrektur notwendig ist.
Die oben erwähnte Kompensationseinrichtung, vorzugsweise ein kreisförmiger oder zylinderför- migrer Träger abgestufter Gnaufilter, bringt den Vorteil einer Beschränkung der mit dem Photowiderstand tatsächlich zu messenden Beleuch- tungsstärke auf einen Bereich, in dem die für Halbleiter typischen individuellen Abweichungen noch nicht zur Geltung kommen bzw. leicht korrigiert werden können. Ausserdem ermöglicht der Umfang des direkten Anzeigebereiches sowohl eine wirksame Temperaturkorrektur im gesamten Arbeitsbereich als auch eine nahezu trägheitsfreie direkte Anzeige fast im gesamten Bereich des Belichtungsmessers. Die Koppelung der Kompensationseinrichtung mit der Skala des An-
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hingegen bietetzung für eine unmittelbare Belichtungszeitablesung, weil die so erreichte einzige logarithmische .
Skala, als Belichtungszeitskala beziffert, mit einer logarithmischen Rechenvorrichtung gekoppelt werden kann, welche die von der Messung nicht erfassten, für die Belichtungszeit massgebenden Faktoren in die abzulesende Belichtungszeit einzubeziehen hat.
Die für die Rechenautomatik verbleibenden Faktoren sind die Photomaterialempfindlichkeit nebst ihrer Beeinflussung durch die Entwicklungs-
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messenen Beleuchtungsstärke zu der Beleuchtungsstärke auf der Photoschicht. Die Berechnung letzteren Verhältnisses erfolgt durch die Rechenvorrichtung entsprechend der jeweiligen Kameralän-
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sserungsfaktor sind nach dem für die Kamera vorliegenden Wert auf einer eigenen Skala einzustellen. Auf einer ändern Skala ist der Tubusfaktor, das ist der Faktor, um den das Licht im Mikroskoptubus durch Strahlenteilung und andere Konstruktionsmerkmale geschwächt wird, zu berücksichtigen.
Da keine empirisch zu ermittelnden Werte bleiben, kann der Belichtungsmesser bei unveränderter Justierung an jeder beliebigen mikrophotographischen Einrichtung benutzt werden, ohne dass mehr notwendig wäre, als ausser der Photomaterialempfindlichkeit auch die Gerätekonstan- t, en einzustellen.
Das von der Rechenvorrichtung gelieferte Produkt der Gerätekonstanten kann auf einer eigenen Skala für die optischen Gerätekonstanten zusammengefasst werden, die auch als empirische Justierskala verwendet werden kann, u. zw. so, dass mit Hilfe von Testaufnahmen der für eine bestimmte mikrophotographische Einrichtung beste Wert auf der Justierskala ein für allemal auf diese Weise ermittelt wird, dass bei Unterbelichtung die Justierzahl entsprechend erhöht und bei Überbelichtung entsprechend erniedrigt wird.
Die Rechenvorrichtung selbst arbeitet so, dass nach dem bekannten Prinzip des Rechenschiebers ein Produkt aus den Gerätekonstanten und dem Photomaterialempfindlichkeitsfaktor gebildet wird, und dass entweder das Anzeigegerät gegen die Belichtungszeitskala oder die Belichtungszeitskala gegen die Kompensationseinrichtung um den dem Produkt aus Gerätekonstantenfaktor und Photomaterialempfindlichkeitsfaktor entsprechenden Betrag verschoben wird.
Das Ergebnis der bisher beschriebenen Massnahmen, ein ähnlich den Beliohtungsmessern der Makrophotographie einfach zu bedienender und universell verwendbarer Belichtungsmesser für die Mikrophotographie mit einer Empfindlichkeit, de die Messung von Belichtungszeiten von mehreren Stunden ermöglicht, wird in seiner Handlichkeit noch dadurch vervollkommnet, dass alle seine Bestandteile inklusive des Anzeigeinstrumentes in einem : einzigen Gerät, das wahlweise an jedem Mikroskoptubus angesetzt werden kann, vereinigt sind.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 1-3 dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform im Schnitt längs der optischen Achse, Fig. 2 zeigt denselben Belichtungsmesser in der Ansicht. Das durch die Linse 1 eintretende Lichtbündel erzeugt in der Ebene, in der die Irisblende 2 liegt, ein Bild des Objektes. Die Irisblende 2 wird durch den Rändelring 19 betätigt, der mit den Okularvergrö- sserungen von 4X-20X beziffert ist, u. zw.
so, dass bei Einstellung dieser Okularvergrösserungen auf einen Zeiger 20 sich die entsprechenden Durchmesser der Irisblende 2 zou den Okularver-
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verkehrtHinter der Irisblende 2 befindet sich die Linse 3, die die Aufgabe hat, den Ramsdenkreis so zu verkleinern, dass auch der grösste vorkommende Ramsdenkreis kleiner als die Eintrittsfläche des lichtl. eivenden Elementes 5 ist, in die der Ramsdenkreis abgebildet wird.
Das in das lichtleitende Element fallende Licht wird an dessen Mantelflä- ehe mehrfach total reflektiert und erzeugt, nahezu ohne Verlust, auf der so knapp als möglich hinter der Austrittsöffnung des lichtleitenden Ele-
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ides Photowiderstandes 7 eine gleichmässige Be- leuchtungsstärke.
Zwischen Linse 3 und lichtleitendem Element 5 liegt eines der abgestuften Filter 4 des zylindermantelförmigen Graufilterträgers 14, das durch Betätigen des Rändelringes 13 durch ein anderes ausgewechselt werden kann, wobei für jedes der Filter eine Raststelle des Graufilterträgers vorgesehen ist. Auf dem Graufilterträger 14 ist, gegen diesen verdrehbar, eine ringförmige Belichtungzeitskala 10 angebracht, die durch einen ringsegmentförmigen Ausschnitt im Gehäuse zu sehen ist. Ein Zeigergalvanometer 8 ist so angeordnet, dass die Geräteachse ungefähr in der Achse des zylindrischen Graufilterträgers 14 liegt und der Zeiger 9 in Nullstellung ungefähr in der Mitte des Ausschnittes über der Belichtungszeitskala zu sehen ist.
Alle Bestandteile der Messbrücke sind inner-
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nach Fig. 3 angeordnet, u. zw. die Widerstände (nicht gezeichnet) auf einer eigenen Platte 18 aus Isoliermaterial. Die elektrische Zuführung zur Brücke erfolgt durch ein zweiädriges Kabel 22, das über einen kleinen Trenntransformator
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schlossen ist und speist einen im Gehäuse liegenden (nicht gezeichneten) Gleichrichter.
Die Handhabung des Belichtungsmessers ist einfach : Nach Einstellung der Okularvergrösserrung auf dem dafür vorgesehenen Rändelring 19 sind die optischen Gerätekonstanten und die Photomaterialempfindlichkeit zu berücksichtigen. Den Tubusfaktor stellt man dadurch ein, dass man die Scheibe 17 verdreht, bis die mit "Tubus"bezeich-
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vom Tubus durchgelassenes Licht) bezifferte Skala mit dem richtigen Wert unter dem Zeiger steht. Sodann sucht man den zur jeweiligen Kameralänge k (125 bis 1000 mm) bzw.
Vergrö- sserungsfaktor c (0, 5-4) gehörigen Wert auf der (willkürlich) von 0-30 bezifferten Skala der optischen Gerätekonstanten auf und verdreht die, diese Gerätekonstantenskala und die Photomate- rialempfindlichkeitsshla tragende Skalenscheibe 16 so, dass der auf dem mit der Belichtungszeitskala 10 fix verbundene Rändelring 11 montierte Zeiger 12 auf diesen Wert zeigt. Sodann wird der Rändelring 11 gegen den Rändelring 13 und damit Beliehtungszeitskala 10 gegen Graufilter-
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