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Lichtschwächungseinrichtung für Photometer, insbesondere photographische Belichtungsmesser
Die Erfindung bezieht sich auf Lichtschwächungseinrichtungen für Photometer, insbesondere photographische Belichtungsmesser. Lichtschwächungseinrichtungen, die den Zweck haben, photographische Messeinrichtungen für Belichtungswerte oder Beleuchtungsstärken, z. B. in sogenannten Nullpunkt-Messschaltungen, zu sceuern, sind seit langer Zeit bekannt. Im allgemeinen arbeiten derartige Lichtschwächungseinrichtungen mit vorschaltbaren Blenden verschieden grosser Durchlassöffnungen, mit das Licht messbar schwächenden durchstrahlten Medien verschiedener Dichte, z. 13. entsprechend angeordneten Graukeilen, oder mit gekreuzten, gegeneinander verdrehbar angeordneten Polarisationsfiltern.
Allen diesen bekannten Lichtschwächungseinrichtungen ist gemeinsam, dass sie den im Bereich der Photographie vorkommenden sehr grossen Lichtwertunterschieden bzw. Beleuchtungsstärkenunterschieden nur mangelhaft gerecht werden können. Die Grenzen der Photographie bezüglich der Leuchtdichten im Aufnahmeraum liegen etwa zwischen 0, 2 Apostilb und 200000 Apostilb. Das sind 6 Zehnerpotenzen, also ein Verhältnis wie 1 : 1000000. Die bisher bekannten Schwächungsvorrichtungen an Messeinrichtungen der photographischen Technik sind aber einem derart grossen Bereich nicht gewachsen. Durch verschiedene Schaltungsmassnahmen wird deshalb durch Einschalten von in sich kontinuierlich schwächenden Mitteln der grosse Gesamtbereich in einzelne Stufen unterteilt.
Die stufenweise Unterteilung des gesamten Messbereiches erfordert aber zusätzlichen Aufwand an Materialien und Konstrukticnsteilen, ausserdem aber auch zusätzliche Bedienungsgriffe beim Photographieren, was besonders bei den modernen sogenannten Schnellschusskameras im allgemeinen als recht störend empfunden wird.
Diese Nachteile beseitigt die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Schwächung des Messlichtes durch mehrfache Reflexion zwischen sich gegenüberstehenden, vorzugsweise parallelen reflektierenden Flächen bewirkt wird.
Die erfindungsgemässe Lichtschwächungseinrichtung zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau aus und dadurch, dass sie ohne weiteres imstande ist, den obengenannten grossen Beleuchtungsstärkenum- fang ohne Beleichunterteilung muhelos zu regulieren. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass bei der erfindungsgemässen Anordnung die Lichtschwächung in Abhängigkeit vom Verstellweg einem'Potenzge- setz folgt, so dass ohne weiteres mit dieser Schwächungseinrichtung die an sich in der Photographie bekannten äquidistanten Skalen und Betätigungsringe von Verschlusszeit, Blende und andern Einstellfakto ren direkt gekuppelt werden können.
An Hand der schematischen Zeichnung sei nachfolgend die Erfindung noch näher beschrieben und erläutert.
In Fig. l ist das von einer Lichtquelle L ausgehende Licht als Lichtstrahl 1 und Lichtstrahl 6 gezeichnet. Es fällt in den Eingang eines aus zwei diffus reflektierenden Flächen 3 und 4 bestehenden Kanals 2, wobei der Lichtstrahl 1 von der unteren Wand 3 des Kanals auf die obere Wand 4 reflektiert wird. An Wand 4 folgt eine weitere Reflexion zurück auf Wand'3 und so fort, so dass bis zu irgendeinem beliebigen Punkt 5 das Licht sieben Reflexionen hinter sich und damit eine Schwächung um die siebente Potenz des Reflexionsfaktors erfahren hat. Selbstverständlich ist der in Fig. l gezeichnete einzelne Lichtstrahl 1 nicht ohne weiteres verbindlich für den gesamten Verlauf aller von der Lichtquelle L ausgehenden Lichtstrahlen. Es gibt z. B.
Strahlen, die wesentlich steiler auf die Wand 3 fallen, wie etwa der Strahl 6. Der-
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artige Strahlen werden natürlich auch steiler reflektiert. Sie haben beispielsweise nach sieben Reflexion- nen erst die Stelle am Punkt 7 erreicht, sind also nicht so weit vorgedrungen wie der Lichtstrahl 1 nach sieben Reflexionen. Untersucht man indessen mathematisch den Zusammenhang, den die Beleuchtungstärke mit den beispielhaft betrachteten beiden Lichtstrahlen 1 und 6 aufweist, dann findet man, dass sich an jedem beliebigen Orte des Kanals 2 sämtliche Lichtstrahlen der Lichtquelle L, die in den Kanalen- gang gelangen und an den Kanalwänden diffus reflektiert werden, addieren.
Das heisst, an irgendeiner beliebigen Stelle des Kanals treten Beleuchtungsstärken auf, die der Summe aller auf diese Stellen fallenden Streulichtstrahlen entsprechen.
In Fig. 2 ist-wiederum an einem einzelnen Lichtstrahl l-gezeigt, wie der Abstand der beiden Kanalwände 3 und 4 in die beabsichtigte Lichtschwächung eingeht. Hiezu ist eine parallele Verschiebung der Wand 3 in Richtung auf Wandung 4 hin um die Hälfte des ursprünglichen Abstandes beider Wände gestrichelt als Wandung 15 gezeichnet. Man sieht sofort, dass der Lichtstrahl 1 gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 nunmehr die doppelte Anzahl von Reflexionen erfährt. Die Halbierung des Abstandes der re- flektierenden Flächen ergibt also eine doppelte Schwächung des einfallenden Lichtes in einer bestimmten Entfernung vom Schachteintritt. Statt einer Reflexion bis zur Stelle 16 sind nunmehr durch die Parallelverschiebung der einen hand drei Reflexionen bis zur gleichen Stelle 16 erfolgt.
Durch andere Abstandsänderungen der Wandungen 3 und 4 ergeben sich also abhängig vom zurückgelegten Wege im Schacht 2 auch andere Lichtschwäcilungsgrössen, die aber alle dem oben erwähnten Potenzgesetz folgen.
Die gewünschte Lichtscnwächung kann somit auch durch kalibrierte Abstandoänderungen der reflektierenden Flächen des Messkanal bewirkt werden. Es liegen also beim Erfindungsgegtn stand zwei Möglichkeiten im Prinzip der gesetzmässigen Lichtschwächung vor, nämlich einmal durch Kanalverlängerung, zum andern durch Abstandsänderungen der reflektierenccn Kanalwände. Erfindungsgemäf wird vorgeschlagen, jeweils das zur eigentlichen Schwächung des Messlichts nicht benutzte Prinzip zur Justierung der Schwächungseinrichtung auf gewünschte Werte zu benutzen.
Die Erfindung offenbart also ein Lichtsehwächungs- system, bei welchem die Schwächung durch mehrfache Reflexion in einem Kanal nach einem Potenzgesetz erfolgt, wobei einerseits eine Lichteintrittsöffnung ill diesen Kanal, anderseits eine im Kanal an geeigneter Stelle liegende Messeinrichtung vorhanden ist, um die Lichtschwächung messtechnisch zu erfassen.
Mit Hilfe der eben erwähnten Möglichkeiten fi'r die Justierung der Lichtschwaächung ist es ohne weiteres möglich, bei verschieden ausfallenden Oberflächen der inneren Kanalwände in der Fertigung die gesamte Einrichtung stets mit vorgegebenen äquidistanten Skalen genau übereinstimmen zu lassen.
Die reflektierenden Wandungen 3 und 4 sind in Fig. 1 und Fig. 2 der Einfachheit halber als unbegrenzte Ebenen angenommen. Demgegenüber ist in Fig. 3 an Stelle der beiden Ebenen 3 und 4 ein im Querschnitt viereckiger Kanal 18 gezeichnet, dessen Inneres weiss diffus reflektierend sein möge. Wiederum möge von einer Lichtquelle L ein Lichtstrahl 101 in den Kanal eintreten. Man sieht ohne weiteres, dass die nunmehr erfolgte seitliche Begrenzung des Schwächungsraumes, die in Fig. 1 und 2 nicht gegeben war, nichts am Prinzip der Anordnung ändert. Es erfolgen an den Begrwzungswänden 19 bzw.
20 genau dieselben Reflexionen wie auch an den der Unter- und Oberseite, die den Seiten 3 und 4 der Fig. l entsprechen. An geeigneter Stelle, beispielsweise an der Stelle 21, ist in dem Kanal eine Lichtmesseinrichtung angebracht. Diese Lichtmesseinrichtung wird nun von einem ganz bestimmten Bruchteil des von der Lichtquelle L ausgehenden Lichtes erreicht. Nach dieser Methode des Lichtschwächens kann also stets ein bestimmter Bruchteil des z. B. im photographischen Aufnahmeraum vorhandenen Lichtes gemessen werden. Damit liegt aber bereits eine zweckmässige Ausführung der Erfindung z. B. für den Fall hoher Beleuchtungsdichten vor.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist darin zu sehen, dass das das Licht aufnehmende Organ 21 an verschiedene Stellen des Kanals 18 verschoben werden kann, so z. B. au die Stelle 22, wie inFig. 3 gestrichelt dargestellt ist. Dadurch ist es möglich, das Messlicht stets auf einen bestimmten, vorgegebenen Wert zu schwächen. Statt einer verschieblichen Anordnung des lichtelektrischen Organs kann auch eine Verschiebung der Lichteinfallsöffnung vorgesehen sein.
Bisweilen ist die Verwendung viereckiger gerader Kanäle in der photographischen Technik, insbesondere im Kamerabau, nicht erwünscht. Deshalb wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die gesamte Schwächungseinrichtung entweder um eine Achse, welche senkrecht zu den Ebenen 3 und 4 der Fig. l, oder um eine solche, welche parallel zu diesen Ebenen 3 und 4 der Fig. l steht, oder aber auch um beide dieser Achsen aufzuwickeln. Dadurch werden besonders zweckmässige Bauformen erzielt.
Eine derartige Bauform, bei welcher aber der Schwächungskanal nur um eine der erwähnten Achsen aufgewickelt wurde, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Der Kanal 34 mit rechteckigem Querschnitt
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verläuft etwa kreisrund um die Achse 23. Durch eine Öffnung 25 fällt Licht von der Lichtquelle L in den Kanal, wie durch den Lichtstrahl 26 angedeutet ist. An geeigneter Stelle, z. B. an der Stelle 27 trifft das eingefallene Licht auf ein Messgerät, welches als lichtempfindliches Organ eine Photozelle aufweisen möge. Der Ort des Messgerätes 27 kann, z. B. durch Verschieben, geändert werden. Dabei kann das Messgerät 27 der Eintrittsluke 25 des Lichts entweder genähert werden, z. B. nach Punkt 28, oder auch davon entfernt werden, z. B. nach Punkt 29.
Durch diese Längenänderungen des wirksamen Ringkanals 24 ist das Einstellen jeder beliebigen Schwächung ohne weiteres möglich. An Hand der Fig. 5 sei erläutert, wie der Messkreis aufgebaut sein kann, der z. B. die Aufgabe haben möge, die Belichiungszeiten bzw. die für die Aufnahme notwendigen Blenden festzustellen. Im einfachsten Falle besteht der Messkreis aus einer Photozelle 27a, welche der einfachen Darstellung wegen als ein Photoelement angenommen sei und auf ein Zeigelinstrument 30 geschaltet ist, welches eine Marke 31 trägt, auf die der Instrumentenzeiger dann einspielt, wenn eine ganz bestimmte Lichtmenge auf die Photozelle 27a fällt.
Vor der Photozelle 27a befindet sich die erfindungsgemässe Lichtschwächungseinrichtung, welche hier ganz schematisch durch das zwischen der Lichtquelle L und der Photozelle 27a liegende Rechteck 32 angedeutet ist. Die Lichtquelle L ist in photographischem Sinne als das reflektierte Licht zu verstehen, welches vom Aufnahmegegenstand herkommt und eine Leuchtdichte haben kann, welche ausserordentlich stark, nämlich im Verhältnis 1 : 1000000, schwanken kann.
Wird nun dieses vom Aufnahmegegenstand herkommende Lichtin dem Schwächer 32 durch die Zellenverschiebung im Schwächungsschacht stets auf einen und denselben bestimmten Wert, der durch die Marke 31 festgelegt ist, geschwächt, dann kann das Schwächungsmass, das an dem Schwächer 32 an geeigneter Stelle ablesbar sein kann, als Mass für die jeweils vorhandene Beleuchtungsstärke dienen.
In Fig. 6 sei nunmehr ein mehr konstruktiver Aufbau eines erfindungsgemässen Ringkanalschwächers an einem photographischen Verschluss beispielhaft skizziert. Es wird ein Zentralverschluss 33 angenommen, wobei jedoch darauf hingewiesen sei, dass sich die Erfindung selbstverständlich nichtauf Zentral- verschlüsse beschränkt. Konzentrisch um den Verschluss 33 sind der Zeitenring 34 und der Blendenring 35 angeordnet. Der Zeitenring 34 ist mit einem Ringteil 36 verbunden, dessen innere Seite dem mit dem Blendenring 35 verbundenen Ringteil 37 gegenübersteht. Die Bauteile 36 und 37 stellen den erfindunggemässen Schwächungskanal 40 im wesentlichen dar. Im Ringteil 36 ist eine Öffnung 38 vorgesehen, die hinter einer Linse 39 angeordnet ist.
Die Öffnung 38 und die Linse 39 haben den Zweck, das für die Be- lichtungsmessurg benötigte Licht aus dem Aufnahmeraum in den Schwächungskanal 40 zu leiten, in welchem es durch fortlaufende Reflexion an den Wänden bis zu der-im extremen Fall maximaler Schwächung gegenüber der Öffnung 38 um 1800 versetzten - Photozelle gelangt. Der Ring 36 ist, z. .. four die Einstellung der Filmempfindlichkeit, mit dem Zeitenring 34 lösbar verbunden und nach einer entsprechenden Skala mit diesem kuppelbar.
Die seitliche Begrenzung des Schwächungskanals besteht einerseits aus dem Aussenzylinder des Verschlussgehäuses 42, anderseits aus dem hochgebogenen Rande 43 des Ringes 37. Am freien Ende dieses hochgebogenen Randes 43 des Ringteiles 37 ist derselbe noch einmal nach aussen gebogen und trägt eine Griffverzahnung oder ein Rändel, das sich engbenachbart einer zweiten Griffverzahnung oder einem Rändel befindet, welches an der Ringscheibe 36 angebracht ist. Durch diese Verzahnungen ist es möglich, nach getrenntem Verschieben der Ringe 36,37 zum Abgleich des Messgerätes 30 auf die Marke 31 (Fig. 5), diese beiden Rändelungen gleichzeitig zu ergreifen und dabei eine Einstellung der mit ihnen verstellbaren Zeiten-und Blendenwerte wahlweise derart vorzunehmen, dass sich der einmal eingestellte Lichtwert nicht ändert.
Nach Fig. 6 ist vorausgesetzt, dass die maximale Lichtschwächung dann auftritt, wenn sich die Zelle 41 und die Öffnung 38 am Umfang der Verschlusseinrichtung um 1800 gegenüberstehen. Dies ist im allgemeinen zweckmässige man bei den bisher üblichen Zentralverschlüssen, welche etwa neun Zeitenund sechs Blendenwerte enthalten, unter Hinzuzählung der Filmempfindlichkeit von etwa neUi1 Empfindlichkeiten auf vierundzwanzig Einstellintervalle kommt, welche bei den heute üblichen Winkelgraden pro Einstellbereich, also pro Lichtwert, in ihrem gesamten Verstellbereich nicht über 1800 hinausgehen.
Es können aber Fälle vorkommen, bei denen ein grösserer Drehbereich als 1800 für die Lichtschwä- chungseinrichtung erwilnscht ist. In diesem Fall schlägt die Erfindung eine Anordnung gemäss Fig. 7 vor. Fig. 7 zeigt den Einblick in einen Ringkanal 40. An geeigneter Stelle des drehbaren Innenzylinders sitzt die Photozelle 44. Durch die Gehäuseöffnung 45 tritt das Messlicht ein.
Diese Anordnung gestattet durch den Einbau eines am Gehäuse 50 befestigten sektorenförmigen Bauteiles 46, welcher den Ringkanal 40'an seiner einen Seite abschliesst und "Abweiser" genannt sei, den Drehbereich der Schwächungseinrichtung gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 erheblich zu vergrössern, so dass man mit der Photozelle 44
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bis in die gestrichelte Lage 47 gehen kann, was von der Lichteintrittsöftnung 15 aus einem Drehwinkel von etwa 300 entspricht.
Die Erfindung gestattet also, ohne weiteres beliebig grosse Drehwinkel durch geeignete Dimensionierung und gegebenenfalls schraubenförmige Führung (Ausbildung) des Lichtkanals und durch einseitige Abschirmungdes Schwächungskanals mittels eines Abweisers 46 zu erzielen, wobei aber für die praktische Realisierung ein einfacher, ohne schraubenförmige Steigung ausgebildeter Lichtkanal mit einem Drehwinkelbereich bis etwa 3000 als bevorzugte, allen in der Praxis auftretenden Belangen gerecht werdende Ausführungsform anzusehen ist. Der Abweiser 46 hat nur den Zweck, zu verhüten, dass Licht auch in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn die Zelle 44 erreichen kann. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, diesen Abweiser 46 im Lichtschacht 40 verschieblich anzuordnen.
Auch kann an seiner, dem Kanal zugekehrten Fläche das lichtempfindliche Organ der Messeinrichtung angebracht sein.
Die Justierung des Erfindungsgegenstandes ibt einfach durchzuführen. In Fig. 8 ist ein Querschnitt nach Fig. 7 gegeben. Ein mit einer Rändelung 49a versehener drehbarer Innenteil 49 trägt die Photozelle 44. Nicht dargestellt ist die Herausführung der elektrischen Leitungen von der Photozelle zum Instrument und dieses selbst. Der Körper 49 ist in dem äusseren Körper 50 drehbar gelagert. Die Justierung dieser Einrichtung erfolgt nun derart, dass der Abstand zwischen dem Teil 49 und dem Teil 50 in Richtung des Pfeiles 51 geändert werden kann, wobei diese Änderung über ein geeignetes Getriebe, am einfachsten durch eine Justierschraube 52, erfolgt.
Die beschriebene Erfindung kann natürlich auch eine Reihe anderer Gestaltungen annehmen, ohne dass an dem Prinzip der Schwächung durch Reflexion nach einem logarithmischen Abstandgesetz etwas geändert wird. So sind z. B. der Fig. 8 ähnliche Ausführungsformen möglich, bei denen konische Körper verwendet werden, deren gegenseitiger Abstand durch entsprecnende Verschiebung zur Justierung geändert werden kann. Es sind ferner auch Einrichtungen denkbar, die ähnlich wie nach Fig. 6 mii. zwei Scheiben arbeiten, aber einen Abweiser 46 gemäss Fig. 7 enthalten.
Die Erfindung beschränkt sich auch in ihrer Anwendung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele, da es ohne weiteres möglich ist, bei allen in der Photographie und Photometrie vorkommenden Fällen Geräte einzusetzen, die im Rahmen des durchschnittlichen fachmännischen Könnens dann den entsprechenden praktischen Anforderungen gemäss zu gestalten sind, die aber stets auf dem erfindungsgemässen Grundprinzip einer Lichtschwächung durch mehr- fache Reflexion aufbauen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lichtschwächungseinrichtung für Photometer, insbesonderc photographische Belichtungsmesser, da- durch gekennzeichnet, dass aie Schwächung des Messlichtes durch mehrfache Reflexion zwischen sich gegenüberstehenden, vorzugsweise parallelen reflektierenden Flächen bewirkt wird.