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Erfindung betrifft einPA ist hier der Quotient des bei der Wellenlänge \in der infinitesimalen Bandbreite ausgestrahlten Strahlungsflusses dP und dieser Bandbreite d
PA = dP/d\ (2) (DIN 5033 Bl. 1 Nr. 2 bzw. An. 1).
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Bl. 2 Nr. 5).
Die Lichtfarbe wird im allgemeinen durch Angabe der Normfarbwertanteile x. y, z gekennzeichnet :
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Die photoelektronischen Farbmessgeräte verwenden photoelektronische Empfänger ; die spektrale Empfindlichkeitskurve des photoelektronischen Empfängers wird unter Vorschaltung von entsprechend gewählten Farbfiltern dendreiNormspektralwert-Kurven angepasst. Für die Anpassung der drei Normspektralwert-Kurven wären
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Bei einigen Farbmessgeräten wird an jedes Filter ein besonderer photoelektronischer Empfänger angeschlossen, wogegen bei andern die Filter vor einem einzigen photoelektronischen Empfänger gewechselt werden.
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werden können (DIN 5033 Bl. 6 Nr. 2).
Wird noch der Normfarbwert X in. X' und X" aufgespalten:
X = X'+ X" (5) wo
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sind, so erhält man für die photoelektronischen Ströme der Filter-Empfänger-Kombinationen (DIN 5031 Bol. 2.
Nr. l) :
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Die photoelektronischen Ströme sind also proportional den Normfarbwerten.
Das in denvereinigten Staaten verwendete Farbmessgerät nach Barnes und dessen Weiterentwicklung gemäss der ungarischen Patentschrift Nr. 151813 verwenden fünf Filter-Empfämger-Kombinationen, in dem die Xi- - Kombination aus Empfindlichkeitsgründen verdoppelt wird. Die photoelektronischen Empfänger sind mit justierbaren Blenden ausgestattet, die die wirksamen Flächen der einzelnen photoelektronischen Empfänger beschränken und damit die entsprechende Konstante der Gleichungen (7) vermindern. Bei der Justierung des Gerätes werden diese Blenden so eingestellt, dass die photoelektrischen Ströme infolge der Gleichungen (7)
CX', CUIS, CY, CZ (8)
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Das Barnessche Farbmessgerät ist nur dann verwendbar, wenn die Lichtquelle die fünf photoelektronischen Empfänger gleichmässig und mit gleicher Beleuchtungsstärke beleuchtet. Diese Bedingung wird mit Leuchtstofflampen oder mit Lichtquellen, die in einem gewissen Abstand von den photoelektronischen Empfängern untergebracht werden, verhältnismässig leicht erfüllt. Zur Farbmessung von Lichtquellen geringeren Lichtstromes
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Gerät nicht mehr geeignet. Für solche Zwecke eignen sich Farbmessgeräte mit nur einem photoelektronischen Empfänger viel besser.
Es ist bekannt, dass der photoelektrische Strom im photoelektronischen Empfänger nur dann proportional der Beleuchtungsstärke ist, wenn die Klemmen des photoelektronischen Empfängers kurzgeschlossen sind. Je grösser die Beleuchtungsstärke ist, oder je grösser der Widerstand des Messkreises ist, desto grösser sind die Abweichungen von der Linearität. Bei genauen Messungen wird also der photoelektronische Empfänger im Kurzschluss betrieben. Eine für diesen Zweck geeignete Schaltung ist in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. Das Galvanometer --G-- ist an die Klemmen des photoelektronischen Empfängers--F--angeschlossen, an diese Parallelschaltung ist die Reihenschaltung der Widerstände --R und r-- angeschlossen, die so gewählt wurden, dass
R r (9) ist. Parallel zum Widerstand --r-- liegt die regelbare Stromquelle-U--.
Die Richtungen des photoelektronischen Stromes-i-- und des Stromes --1-- der regelbaren Stromquelle-U-sind hinsichtlich des Widerstandes --r-- entgegengesetzt. Ist --I-- so abgestimmt, dass das Galvanometer stromlos ist, dann tritt an den Klemmen des Galvanometers bzw. des photoelektronischen Empfängers kein Spannungsabfall auf, der photoelektronische Empfänger befindet sich also im Kurzschluss.
Aus den Kirchhoffschen Gesetzen folgt nun : r (1-i)-R i = 0 (10)
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Wenn also die Bedingung (9) erfüllt ist, kann das Verhältnis beider Ströme durch geeignete Wahl beider Widerstände praktisch frei gewählt werden.
In Fig. 2 der Zeichnungen ist das Schaltschema des gemäss der ungarischen Patentschrift Nr. 151813 ausgeführten Farbmessgerätes dargestellt. Der vierstellige Schalter --K-- schaltet in seiner Stellung --1-- die vier Photoelemente parallel über den Widerstand-R-- an den gemeinsamen Endpunkt der drei parallelgeschalte- ten Widerstände-r--, in der Stellung--I-die beiden parallelgeschalteten Photoelemente--Fxi und Fxn --an denAnfangspunktunddieAnzapfung des Widerstandes in der Stellung --III-- das Photoelement --Fy-an den Anfangspunkt und die Anzapfung des Widerstandes -s -- und in der Stellung-IV-das Photoelement
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In der Stellung --I-- des Schalters --K-- wird das Galvanometer --G-- durch Regelung des Hilfsstromes der Stromquelle-U-auf Null gestellt.
In den weiteren drei Stellungen wird das Galvanometer unter Beibehaltung des bereits früher eingestellten Hilfsstromes mit den Gleitkontakten der Widerstände-r ,ry,rz--auf Null gestellt. Sind diese Widerstände Präzisions-Wendelpotentiometer mit zehn Umdrehungen und wird zu ihrer Einstellung ein Drehknopf verwendet, welcher die Umdrehungen abzählt, und dessen Drehscheibe hundertteilig ist, und wird die Bedingung laut Zusammenhang (9) eingehalten, so können an den Drehknöpfen die Normfarbwertanteile unmittelbar abgelesen werden. Bei einer Serienmessung von Leuchtstofflampen gleicher Farbart beträgt die Zeitdauer einer Farbmessung bei Ausserachtlassen der Vorwärmungszeit der Lampe etw a 30 bis 40 sec.
Erfindungsgemäss enthält die Messeinheit-A-einen mit den Farbfiltern-Y, Z, X 11. X'-- simultan be- tätigbaren Umschalter --1) -- und den photoelektronischen Empfänger --F-- und bei der Messung mittels eines Hauptschalters --K1--'mit dem auch das Galvanometer --G-- an den photoelektronischen Empfänger --F--
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R-, RrX n, rz--den normierten (d.
h. umgerechneten) Photoströmen und damit den Farbwerten proportional sind, und dass mittels des Hauptschalters --K 1-- die auf die Normfarbwerte eingestellten Regulierwiderstände --rY, RX', rX", rZ-- der Rechen- und Speichereinheit --B--, die regelbare Stromquelle --U -- und das Galvanometer
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- an eine als modifizierte Widerstandsmessrücke ausgebildete Widerstandsverhältnis-Messeinheit --C-unter Abschaltung der Messeinheit --A-- von der Rechen- und Speichereinheit --B-- anschliessbar sind, wobei in der Widerstandsverhältnis-Messeinheit --C-- zum Abgleich der Widerstandsmessbrücke regelbare, auf die Normfarbwertanteile einstellbare Widerstände --rx, ry, rz-- vorgesehen sind, an deren Einstellskalen nach Abgleich das Verhältnis der einzelnen regelbaren Widerstände --rx, ry,
rz -- zu deren Summe --r-- und damit die einzelnen Normfarbwertanteile-x, y, z-ablesbar sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Fig. 3 der Zeichnungen, die beispielsweise eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Farbmessgerätes darstellt.
Die Hauptteile sind die folgenden : - A-ist eine Messeinheit mit dem photoelektronischen Empfänger --F-- und einem zweipoligen vierstel-
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undtet. Der Widerstand --ry-- ist fix, die übrigen Widerstände sind zweckmässig Präzisions-Potentiometer. Um die Konstanz des Hilfsstromes, d. h. die Belastung der regelbaren Spannungsquelle --U-- zu sichern, ist --rX--, ein Doppel-Potentiometer. Damit ist gesichert, dass der gesamte Widerstand an den Klemmen der Quelle-U-
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Schalter --K 4-- wirdrT = rX' + rX" + rY + rZ (12)
In der zweiten Stellung des Schalters --K3-- wird --rX' + rX"--, in der dritten-ry--und in der vierten -- rZ -- eingeschaltet.
Der Abgleich erfolgt dann mittels --rz, ry und rz--, Dann ist :
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Die Messwiderstände --rx, ry, rz -- (die Bezeichnungen bedeuten die Werte der Widerstände zwischen den Anfangsklemmen und den Schieiferkontakten, zwischen den Anfangs- und Endklemmen haben sie den Wider- stand --r--) sind zweckmässigerweise 10 gängige Präzisions-Wendelpotentiometer, die mit Präzisions-Einstellknöpfen ausgestattet sind, mit deren Hilfe die Verhältnisse nach (13) direkt in Promille ablesbar sind. --U--
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--K 1-- schaltetchereinheit-B-und trennt die Rechner- und Speichereinheit von der Widerstandsverhältnis-Messeinheit - ab.
Bei der Auswertung sind mit dem Hauptschalter --K1-- das Galvanometer --G--, die Hilfsstromquelle - und die Rechner- und Speichereinheit --B-- mit der Widerstandsverhältnis-Messeinheit --C-- verbun-
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mit den Klemmen des fixen Widerstandes --ry-- verbunden.
Das Galvanometer wird unter Regelung der Hilfsstromquelle-U-auf 0 gestellt ; hier bedeuten --iy--
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den Kurzschluss-Strom des photoelektronischen Empfängers, --I-- den Hilfsstrom; so ist nach (11)
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In den übrigen drei Stellungen des Schalters --K2 -- wird das Galvanometer mit den jeweiligen Einstellungen der Widerstände--rX. rX n, r -auf 0 eingestellt, wobei der schon vorher eingestellte Hilfsstrom --1-- unverändert bleibt. Die Kurzschluss-Ströme sind dann
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Aus den Gleichungen (7), (14), (15) folgt also :
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mit den Normfarbwertanteilen identisch sind.
Die Widerstandsverhältnis-Messeinheit des Farbmessgerätes kann auch durch einen digitalen Spannungsoder Widerstandsmesser ersetzt oder mittels eines durch die Widerstände --rx und ry-- mechanisch oder elektromechanisch gesteuerten Koordinatenschreibers der bestimmte Farbpunkt in der Farbtafel aufgezeichnet werden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes enthält mindestens drei photoelektronische Empfän- ger, die mit einem Umschalter nacheinander betätigt werden können.
Zur Justierung des Farbmessgerätes sind solche Standardlampen geeignet, die hinsichtlich der Farbart undder spektralen Leistungsverteilung den zu messenden Lampen ähnlich sind. Für die Messung der Farbwertanteile dieser Standardlampen wird das Spektralverfahren empfohlen. Wird der Lichtstrom der zu messenden Lichtquelle während der Messdauer mit hinreichender Genauigkeit stabilisiert, so kann bei der Messung von Farbunterschieden in den Farbwertanteilen eine Abweichung von : l= 0. 001 verlässlich und wiederholbar erreicht werden.
Die Zeitdauer der vollen Messung ist kürzer als 2 min, die Stabilität des Lichtstromes ist aber nur während der Messung erforderlich.
Das erfindungsgemässe Farbmessgerät dient hauptsächlich zur Farbmessung von Femseh-Bildröhren, ist jedoch auch für Messungen von Leuchtstofflampen oder farbigen Signallampen geeignet. Der photoelektronische Empfänger des Farbmessgerätes wird im allgemeinen von der zu messenden Lichtquelle unmittelbar beleuchtet, doch kann die Oberfläche der Lichtquelle auf der Oberfläche des Empfängers optisch abgebildet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Photoelektronisches Farb- bzw. Farbunterschiedsmessgerät, insbesondere zur Farbmessung von Fernseh- -Bildröhren, mit einer Messeinheit, die mindestens einen photoelektronischen Empfänger mit insbesondere mindestens drei in den Strahlengang zwischen der zu messenden Lichtquelle und den photoelektronischen Empfänger schaltbaren Farbfiltern zur Anpassung der spektralen Empfindlichkeit des photoelektronischen Empfängers
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einer regelbaren Stromquelle parallelgeschaltet ist und wobei der Galvanometerstrom einerseits durch Regeln der Stromquelle, anderseits durch Verändern der den einzelnen Farbfiltern zugeordneten Regulierwiderstände kompensierbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messeinheit (A) einen mit den Farbfiltern (Y, Z,
xn. XI) simultan betätigbaren Umschalter (ka) und den photoelektronischen Empfänger (F) enthält und bei der
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(Kl),dass mittels des Hauptschalters (K1) die auf die Normfarbwerte eingestellten Regulierwiderstände (ry, rXI.
rX ! 1I rZ) der Rechen- und Speichereinheit (8), die regelbare Stromquelle (U) und das Galvanometer (G) an eine als modifizierte Widerstandsmessbrücke ausgebildete Widerstandsverhältnis-Messeinheit (C) unter Abschaltung des Messeinheit (A) von der Rechen- und Speichereinheit (B) anschliessbar sind, wobei in der Widerstandsverhältnis- - Messeinheit (C) zum Abgleich der Widerstandsmessbrficke regelbare, auf die Normfarbwertanteile einstellbare Widerstände (r, ry, rz) vorgesehen sind, an deren Einstellskalen nach Abgleich das Verhältnis der einzelnen regelbaren Widerstände (rx, ry, rz) zu deren Summe (r) und damit die einzelnen Normfarbwertanteile (x, y, z) ablesbar sind.