DE1622505C3 - Verfahren zur Ermittlung von Buntstufe, Sättigung und Dunkelstufe eines Prüflings durch Vergleich mit Buntstufe, Sättigung und Dunkelstufe von Testfarben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei den zu untersuchenden Prüflingen unterscheidet man folgende Gruppen:

a) Transparente Objekte (fest, flüssig oder gasförmig), deren Farbe man im durchfallenden Licht bestimmt

b) Undurchsichtige Objekte (fest, flüssig oder gasförmig), deren Oberfläche geprüft wird und deren Farbe bzw. deren Glanz man im auffallenden (reflektierten) Licht unter definierten Winkeln bestimmt

c) Alle jene Objekte der genannten Gruppen a) und b), die außerdem bei einer speziellen Bestrahlung

(z. B. mit ultraviolettem Licht) eine charakteristisehe Farben-Erscheinung (eine sogenannte »Fluoreszenzfarbe«) zeigen, welche von ihrem Aussehen im normalen Licht verschieden ist

Bei entsprechender Ausgestaltung von einzelnen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens können die Farben aller Objekte der Gruppen a), b) und c) verglichen und bestimmt werden.

Dem heutigen, hochentwickelten Stand der Technik entsprechend werden auf allen industriellen, handwerklichen und wirtschaftlichen Gebieten Maß-Einheiten mannigfachster Art verwendet. Der größte Teil der Maßsysteme ist genormt. Die entsprechenden Maßstäbe, Meßwerkzeuge, Apparate usw., wie z. B. Waagen, sind in großer Zahl verbreitet und in verschiedenartigsten Ausführungen, je nach dem gewünschten Genauigkeitsgrad, überall sofort erhältlich. Die Meßwerkzeuge der Mechaniker, z. B. Schiebelehre und Mikrometer, werden seit vielen Jahren selbst in den kleinsten Werkstätten einheitlich verwendet und sind aus der täglichen Routine-Arbeit überhaupt nicht wegzudenken. Maße legen die Abmessungen eines Werkstückes eindeutig und zahlenmäßig fest. Nun kann aber die Werkstatt kein Maß genau einhalten; das Ist-Maß wird immer ein wenig größer oder kleiner ausfallen als das vorgeschriebene Soll-Maß. Man legt daher von vornherein Toleranzen fest, so daß das Ist-Maß zwischen einem Größt-Maß und einem Kleinst-Maß liegen kann. Werden enge Toleranzen verlangt, so verteuert sich die Ware, weil größere Sorgfalt, teure Maschinen, viele Kontrollen usw. erforderlich sind. Wie allgemein bekannt, sind auch Toleranzen auf den verschiedensten Gebieten seit langem mit gutem wirtschaftlichen Erfolg in Verwendung und bilden einen wichtigen Teil der jeweiligen Lieferbedingungen.

Ganz anders ist die Lage auf dem Gebiete der Farben. Auf keinem der vielen industriellen, handwerklichen und wirtschaftlichen Gebiete, wo man Farbe als Rohstoff verarbeitet, Färbungen durchführt oder aber die natürliche (unveränderte) Farbe von Stoffen oder Gegenständen lediglich beobachtet und als Qualitätsmerkmal des betreffenden Stoffes oder Gegenstandes kritisch betrachtet, stehen bis heute geeignete Meßmittel zur Verfügung. Nirgends auf der Welt existieren einheitlich eingeführte Meßwerkzeuge für eine universell durchführbare genormte visuelle Bewertung von Farben aller Art. Physikalische Meßmethoden gibt es seit 50 Jahren und seit dem Jahre 1931 das international anerkannte Farbsystem der Internationalen Beleuchtungs-Kommission (IBK oder CIE genannt). Dieses System kann aber nur an Instituten verwendet werden, weil empfindliche, sehr teure Apparate nötig sind und wissenschaftliche Ausbildung des Bedienungspersonals erforderlich ist. Der »Farb-Ort« im IBK-System muß auf Grund einer Reihe von physikalischen Messungen aus den Meß-Ergebnissen errechnet werden. Für die Praxis, für die Werkstätten und Fabriken neben den Maschinen mit ihren Schwingungen sind solch teure, empfindliche Apparate nicht anwendbar, außerdem ist die Auswertung der Ergebnisse mit Zeitverlust verbunden — inzwischen ist die gemessene Farbe bereits weiterverarbeitet oder getrocknet

Seit rund vierzig Jahren sind photoelektrische Colorimeter mit Selenzellen und mannigfachen Filtern im Handel. Der Chemiker benutzt sie z. B. zur Bestimmung der Konzentration von Lösungen, indem die dabei auftretenden Veränderungen der Absorption als Anhaltspunkt dienen. Die Geräte werden mit Standardlösungen bekannter Konzentration geeicht und dienen dann zum Bestimmen der unbekannten Konzentration der jeweils untersuchten Lösung. Die Konzentration wird hier gemessen, nicht die Farbe,

denn diese ist hier Mittel zur Messung und nicht Gegenstand der Messung. Zur Farbbestimmung lassen sich manche Colorimeter speziell adaptieren. Vom Farbenpraktiker, der solche Geräte nur bedingt verwenden kann, erfährt man, daß diese Geräte interessanterweise nicht beliebt sind. Übereinstimmend wird erklärt, das Auge besitze stets die größere Unterscheidungsfähigkeit.- Dies ist vor allem für Bunt-Unterschiede zwischen Farben geringer Differenz richtig. Hier müßte die Selenzelle — wie Untersuchungen in Amerika ergaben — 0,03% Bunt-Empfindlichkeit aufweisen, um die Unterscheidungsfähigkeit des Auges zu erreichen. Reine Helligkeits-Unterschiede (weiß, grau, schwarz) kann man mittels Selenzellengeräten noch etwas genauer feststellen als mit dem Auge, welches vor allem bei Weißgradmessungen in den Blendungsbereich tritt, wo die Unterscheidungsfähigkeit bereits herabgesetzt ist.

Wenn nun das Auge für die bunten Farben das feinste »Instrument« darstellt, so ergibt sich die Aufgabe, das Auge gewissermaßen zu bewaffnen, wie man dies z. B. mit dem Fernrohr, dem Mikroskop oder einer Lupe tut. Dem Auge müßten also optimale Arbeitsbedingungen geboten werden unter Berücksichtigung seiner charakteristischen Funktionsweise.

Die wenigen heute noch existierenden visuellen Photometer, von denen man einige mit Filtern zur Farbmessung adaptieren kann, sind durchweg jahrzehntealte Konstruktionen. Vor allem der wichtigste Teil, das Gesichtsfeld, genügt bei allen diesen Geräten in keiner Weise jenen Ansprüchen, die man stellen müßte, um optimale Bedingungen auch auf Grund farbenpsychologischer Überlegungen zu schaffen, denn hier wirken eine ganze Reihe von Faktoren zusammen, und der menschliche »Seh-Apparat« kann sich in ziemlich weiten Grenzen an äußere Verhältnisse adaptieren, jedoch nur unter ganz bestimmten Bedingungen kann er seine maximale Leistung abgeben.

Als Behelf verwendet man auch heute noch Farbtafeln, auf welchen Grund- und Mischfarben nach irgendeinem der vielen Farbensysteme angeordnet sind. Zum Beispiel die Standardfarbtafeln des British Colour Council, Farbtafeln nach Ridgeway, Baumann — Prase, Pope, Syreeni, das »Color-Dictionary« von Maerz &Paul, die RAL-Farbkarte, Farbentafein nach Leisser, Hickethier, Johannsson/ - ■ Hesseigren, Ostwald, Munsell und in neuester Zeit nach DIN 6164. Auch firmeneigene Farbmustertafeln werden nach wie vor hergestellt und in Ermangelung einer allgemein eingeführten Bezeichnung mit Liefernummern, ja häufig auch nur mit Phantasie-Namen benannt. Ohne Farbmuster ist es auch heute noch unmöglich, eine Farbe zu determinieren oder z. B. telefonisch zu bestellen. Die einzelnen Farbtafeln gehen in ihrer Systematik von verschiedenartigen Grundlagen aus und haben untereinander praktisch keine Beziehung.

Das absolut genaue Erreichen einer Färb-Vorlage (das heißt: die Nicht-Unterscheidbarkeit zwischen Vorlage und Nachfärbung) ist in der täglichen Praxis kaum möglich. Unregelmäßigkeiten und Qualitätsschwankungen in den Rohmaterialien, bei den Verarbeitungsvorgängen und bei der Weiterverarbeitung (Drukken, Färben usw.) werden niemals gänzlich vermeidbar sein, so daß es dringend notwendig ist, endlich auch hier zulässige Farb-Abweichungen (Toleranzen) je nach Material, Verarbeitungstechnik und Preis verschieden groß zu vereinbaren.

Daß auf dem Gebiete der Farben allgemein gültige Toleranzen bis heute nicht vereinbart wurden — wie im Maschinenbau z. B. die ISA-Passungen — liegt zunächst daran, daß geeignete, unkomplizierte Werkzeuge für die praktische Kontrolle solcher Farbtoleranzen fehlen. Erschwert wird das Problem durch den Umstand, daß ein einzelner Meßwert zum Kennzeichnen einer Farbe nicht ausreicht. Es sind jeweils drei verschiedene Bestimmungsgrößen notwendig und zureichend und sämtliche wissenschaftlich fundierten Farbensysteme arbeiten daher stets mit drei Größen (z. B. Buntstufe im Farbkreis. Sättigungsstufe, Dunkelstufe oder Farbton im Kreis, Weiß-Anteil, Schwarz-Anteil oder Wellenlänge, Sättigung, Helligkeit oder die trichromatischen Maßzahlen R, G, B (Rot, Grün, Blau) oder die internationalen Farbkoordinaten x, y, ζ nach IBK (C.I.E.) oder hue, chroma und value nach Munsell oder ähnliche Farbbestimmungsgrößen der übrigen Farbensysteme.

Farbe ist dreidimensional. Zum Festlegen von zugelassenen Farb-Abweichungen (Farbtoleranzen) werden zu jeder der drei Farbbestimmungsgrößen je zwei Grenzwerte, insgesamt also sechs Grenzwerte benötigt. Diese kennzeichnen einen dreidimensionalen Farbtoleranzbereich, einen Farb-Raum, in dessen Mitte das Nenn-Maß, die Sollfarbe, liegt. Zur kontinuierlichen farbigen Realisierung eines solchen Farbtoleranz-Raumes gab es bisher kein Hilfsmittel.

Alle bisher für den Zweck der Farbenbestimmung bekanntgewordenen Apparate hatten einen wesentlichen Nachteil gemeinsam: In ihren Gesichtsfeldern wurde stets nur eine einzige Vergleichsfarbe neben nur einer einzigen Prüflingsfarbfläche sichtbar gemacht.

Auf diese Weise arbeitet beispielsweise auch eine Fächergestalt besitzende Einrichtung zur Bestimmung der Farbe von Gegenständen nach der DT-PS 4 65 590. Dabei ist auf jedem Fächerblatt zunächst als Vergleichsfarbe eine Klarfarbe angebracht, wobei einander benachbarte Fächerblätter insbesondere Klarfarben aufweisen, die in dem Ostwald Farbennormensystem aufeinanderfolgen. Weiterhin sind auf jedem Fächerblatt auf das Klarfarbenfeld in radialer Richtung nach außen und in peripherer Richtung aufeinanderfolgend Vergleichsfarbenfelder vorgesehen, die einen zu- oder abnehmenden Zusatz einer Trübungsfarbe enthalten. Zwischen diesen Vergleichsfarbenfeldern sind durchsichtige Felder vorgesehen, durch welche die zu bestimmende Farbe zu betrachten ist.

Eine entsprechende Einrichtung ist auch aus der US-PS 17 04 605 bekanntgeworden.

Mit seinen physiologischen Mitteln kann der menschliche Gesichtssinn sich an das herrschende Helligkeits-Niveau und bis zu einem gewissen Grade auch an die Farbe der Beleuchtung so anpassen, daß man die gleichen Farben wahrzunehmen glaubt, obwohl sie objektiv nachweisbar verändert sind. Man nennt dies »Konstanz der Farben«. Solche Anpassungsvorgänge beginnen etwa 1,5 Sekunden nach dem Erblicken einer Farbfläche. Durch diese Effekte wird die bekannte visuelle Farbmessung, welche mit zwei Hälften eines Gesichtsfeldes arbeitet, gestört, denn der gesamte Seh-Apparat (insbesondere die betreffenden Schichten im corpus geniculatum laterale im Gehirn) adaptiert in Richtung auf eine fiktive Farbe, deren Buntstufe und deren Sättigung etwa zwischen den beiden nur wenig verschiedenen, im Gesichtsfeld sichtbaren Farben liegt. Beide Farben beginnen einander ähnlicher zu erscheinen als sie eigentlich sind. Einstellungen auf Gleichheit, die man nach kurzer Pause abermals betrachtet,

erscheinen nicht mehr gleich. Die Einstellungen sind mühsam und unsicher, weshalb die visuellen Farbbestimmungseinrichtungen praktisch verschwunden sind. Die Situation in der Farbenpraxis ist jedoch so, daß die hochentwickelte physikalische Farbmessung mit empfindlichen, teuren Labor-Geräten arbeitet, die sich jedoch nicht für die vielen Farbvergleiche einfacherer Art, wie sie täglich vorkommen, verwenden lassen. Farben werden aber erzeugt und verwendet, um gesehen zu werden, weshalb die visuelle Bewertung mit freiem Auge nach wie vor entscheidend bleibt, denn jeder Kunde im täglichen Leben betrachtet die Ware mit seinen Augen und nicht mit dem Spektralphotometer. Es fehlen daher auch einfache Hilfsmittel, die den notwendigen visuellen Vergleich unterstützen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, das der auf der Eigenart und Funktionsweise des menschlichen Seh-Apparates beruhenden farbigen Umstimmung beim visuellen Vergleichen von Farben entgegenwirkt und damit die Sicherheit beim Farbenvergleich erhöht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es handelt sich also um den gänzlich neuartigen Typ eines Vielfarbengesichtsfeldes, eines Simultan-Gesichtsfeldes. Ein z. B. neunfach sichtbarer Prüfling ist gleichzeitig mit neun verschieden gefärbten Vergleichsfarbenfeldern sichtbar — zusammen befinden sich in diesem Fall 18 Farbflächen gleichzeitig im Gesichtsfeld. Es wird durch die Vielfachabbildung der Prüfling einer großen Auswahl von variablen Vergleichsfarben simultan gegenübergestellt. Dabei muß betont werden, daß nicht etwa (z. B. neun) verschiedene Stellen des Prüflings abgebildet werden, sondern von ein und derselben Stelle eines Prüflings werden unter gleichzeitiger Verschiebung mehrere gleiche Bilder an verschiedenen Stellen hervorgerufen. Man kann die Distanzen der Verschiebungen, Felderzahl, Flächenverhältnisse, Form, Größe und Farbenauswahl solcher Simultan-Gesichtsfelder den verschiedenartigsten Verwendungszwecken anpassen. Für Sehproben, Kontrast- und Harmonie-Untersuchungen sind farbige Simultan-Gesichtsfelder in den mannigfachsten Spezialausführungen realisierbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In den Fig. 1 bis 5a werden Beispiele von Simultan-Gesichtsfeldern dargestellt, wobei die Prüflingsfarbfelder mit P, die Vergleichsfarbenfelder mit Kleinbuchstaben bezeichnet sind. Das bereits als Beispiel erwähnte neunteilige Simultan-Gesichtsfeld gemäß F i g. 1 erscheint in einer einfachen Form als Anordnung von neun kleinen Quadratflächen in einer Prüflingsfarbfläche.

Fig. la zeigt die gleiche Anordnung, bedeckt mit einer Umfeld-Blende U, welche kreisrunde öffnungen aufweist.

Fig. Ib zeigt eine Anordnung von Kreisflächen inmitten einer ebenfalls kreisrunden Prüflingsfarbfläche. In

F i g. 2 befinden sich aneinandergrenzende Quadratflächen, mit kreisförmigen Ausnehmungen, die von Prüflingsfarbe erfüllt sind.

Fig.2a zeigt die gleiche Anordnung wie Fig.2, veranschaulicht jedoch die Farbunterschiede durch verschiedene Schraffuren.

Fig. 2b veranschaulicht Farbunterschiede in den Prüflingsfarbfeldern.

F i g. 3 zeigt ein Simultan-Gesichtsfeld mit horizontal stufenlos verlaufenden Vergleichsfarbenfeldern.

Fig.3a veranschaulicht die Möglichkeit, die Vergleichsfarbenfelder und die Prüflingsfarbfelder in einem beliebigen Muster anzuordnen.

ίο Fig.4 stellt die Anwendung des Simultan-Prinzips auf eine für die Zwecke der Farbensinn-Prüfung nötige Ausführungsform dar.

Fig.5 zeigt eine Unterteilung eines Simultan-Gesichtsfeldes in konzentrische Zonen.
is Fig.5a zeigt eine Unterteilung eines Simultan-Gesichtsfeldes in Sektoren.

Wie aus den Fig.6a und 7a ersichtlich, wird ein Simultan-Gesichtsfeld einfachster Form aus einer farbigen (z. B. bedruckten) Fläche, welche öffnungen aufweist, zusammen mit einem vielfach lichtablenkenden Element gebildet. In F i g. 6a und 7a ist zweimal die gleiche Ausführungsform einer Farbtafel 50 mit Öffnungen 51 dargestellt, jedoch mit zwei verschiede- ,-nen Ausführungsformen des vielfach lichtablenkenden ' Elementes 42 aus F i g. 6 und 49 aus F i g. 7.

F i g. 6 zeigt in Schrägsicht ein vielfach lichtablenkendes Element mit reflektierenden, schwach schrägstehenden Flächen.

F i g. 7 zeigt eine Schrägsicht eines vielfach lichtablenkenden Elements mit brechenden Flächen.

F i g. 8 zeigt in Schrägsicht ein vielfach lichtablenkendes Element in einer beispielsweisen Kombination mit einer schrägstehenden Planfläche.

F i g. 9 zeigt eine inverse Ausführung eines vielfach lichtablenkenden Elementes mit totalreflektierenden Flächen.

Fig. 10 stellt eine vielfach unterbrochene, vorzugsweise spiegelnde Fläche mit schrägen bzw. kegelförmigen Bohrungen dar.

F i g. 11 zeigt in Schrägsicht den schematischen Aufbau eines Strahlenganges für eine Vorrichtung zur Determination von Farben.

Fig. 12 zeigt ein rundes vielfach lichtablenkendes Element in Draufsicht und Schnitt A-B.

Fig. 13 zeigt eine vielfach unterbrochene, Vorzugs- ( weise spiegelnde Fläche für ein Simultangesichtsfeld, wie es in Fig. 14 gezeigt und in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.

Fig. 14 zeigt eine vielfach unterbrochene, vorzugsweise spiegelnde Fläche zusammen mit einem Mittelreflektor auf einem durchsichtigen Körper befestigt.

Fig. 14a zeigt eine vielfach unterbrochene, vorzugsweise spiegelnde Fläche, welche gleichzeitig als Träger dient und deren Innenkanten sich verjüngen (schräg verlaufen).

Fig. 14b stellt den Mittelreflektor in vergrößerter Ansicht dar.

F i g. 15 zeigt in einer Schrägsicht zwei Ausführungsbeispiele für Flächen 43 (vielfach unterbrochene, vorzugsweise spiegelnde Flächen genannt), wobei die strichlierten Konturen zwei an sich bekannte Photometerprismen darstellen, die vor je einer Kathetenfläche Masken besitzen. Die schraffierte Fläche stellt eine billigere Ausführungsform mit einem Glasplattensatz anstelle der teuren Prismen dar.

Fig. 16 zeigt in Schrägsicht die prinzipielle Ausführungsform einer vielfach unterbrochenen Fläche durch ein bearbeitetes und ein unbearbeitetes Prisma dar.

Die farbige Erscheinung eines Simultan-Gesichtsfeldes beschreibt das folgende Beispiel I zu den F i g. 1 und 2:

a hellorangerot	b orangerot	C tieforangerot
d hellkarminrot	e karminrot	f tiefkarminrot
g hellpurpurrot	Λ purpurrot	/ tiefpurpurrot

Die horizontalen Zonen zeigen die gleiche Buntfarbe. Die vertikalen Zonen werden den Sättigungs-Zonen zugeordnet. Das zentrale Vergleichsfarbenfeld e entspricht der gewünschten Farbe, der Sollfarbe. Die Farbe des Feldes oHst weniger gesättigt, die Farbe des Feldes / ist stärker gesättigt als die Sollfarbe in e. Die Farbe des Feldes b ist gelblicher, die Farbe des Feldes Λ ist bläulicher als die Sollfarbe Karminrot des Feldes e. Die Eck-Felder zeigen gleichzeitig Abweichungen in zwei Richtungen: Feld a ist gelblicher und weniger gesättigt, Feld g ist bläulicher und weniger gesättigt. Feld c ist gelblicher und stärker gesättigt, Feld /ist bläulicher und stärker gesättigt.

Die für einfache Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen vielfach lichtablenkenden Elemente sind in den F i g. 6,6a, 7, 7a und 12 dargestellt. Sie weisen eine Anzahl von zueinander schwach schrägstehenden, nebeneinander angeordneten Flächen 42a bis 42£ 49a bis 49/ bzw. 58 auf, welche eine Konvergenz der auf diese Flächen auftreffenden Strahlenbündel¹ bewirken. Und zwar sind die Flächen 42a bis 42/"vorzugsweise Oberflächenspiegel, wogegen die Flächen 49a bis 49/bzw. 58 Prismenzonen eines Körpers mit lichtbrechenden Eigenschaften darstellen. Lichtablenkende Elemente gemäß den F i g. 6, 8 bzw. 9 bewirken außer einer Konvergenz auch eine gemeinsame Richtungsänderung aller Strahlenbündel (ζ. Β. im rechten Kinkel), wogegen lichtablenkende Elemente gemäß den Fig.7 bzw. 12 den geradlinigen Strahlengang nicht verändern.

Für die einfachste Methode für einen visuellen Simultan-Vergleich von Farben wird ein vielfach lichtablenkendes Element 49 (Fi g. 7) mit einem Handgriff — ähnlich einem Lupen-Stiel — versehen und eine Farbtafel 50 mit Öffnungen 51 (F i g. 7a) direkt auf die Oberseite des vielfach lichtablenkenden Elementes 49 aufgelegt, z. B. in einen kleinen Rahmen eingeschoben. Ganz analog der Handhabung einer Lupe wird das vielfach lichtablenkende Element 49 samt aufgelegter Farbtafel über den Prüfling gehalten und die Entfernung so lange vertikal in geringem Maße variiert, bis in den Öffnungen 51, gleichartige und gleichmäßig gefärbte Bilder einer Stelle des Prüflings sichtbar sind. Mit einem Blick kann beurteilt werden, welches der Farbtafelfelder der Prüflingsfarbe am ähnlichsten bzw. mit der Prüflingsfarbe gleich ist. Für die Kontrolle von häufig vorkommenden Färbungen z. B. in Betrieben, können Farbtafeln mit den eben noch zugelassenen Farb-Abweichungen angefertigt und analog zu den Rachenlehren der Mechaniker verwendet werden. Dabei kann man Abweichungen zunächst in zwei Richtungen kontrollieren. Man ordnet z. B. für die Kontrolle einer karminroten Farbe die Farbtafelfelder der Farbtafel 50 (Fig.6a und 7a) gemäß dem oben beschriebenen Beispiel I an. Durch diese systematische Anordnung kann Richtung und ungefähre Größe einer Farbabweichung sofort erkannt werden. Eine eventuelle Differenz in der Helligkeit kann innerhalb gewisser Grenzen einfach durch eine geringfügige Drehung des vielfach lichtablenkenden Elementes vom Licht weg — oder nur durch Drehung der Farbtafel allein — ausgeglichen werden. Bei größeren Helligkeits-Unterschieden, auch Unterschiede im Schwarz-Anteil genannt, muß die Farbtafel gewechselt werden.

Wird die gleiche Methode, wie oben beschrieben, statt mit Farbtafeln mit Hilfe von optischen Vergleichsfarbenfeldern durchgeführt, so daß das vielfach lichtablenkende Element durch Hinzufügen von weiteren Bestandteilen zu einem Gerät erweitert wird, so ergeben sich weitere Anwendungsmöglichkeiten.

Alle bisherigen Apparate für visuellen Vergleich besaßen ein zweiteiliges Gesichtsfeld. Durch das Simultan-Gesichtsfeld unterscheidet sich das Prinzip der vorliegenden Erfindung grundlegend von allem Bisherigen, denn jede Einstellung wird gleichzeitig auf Gleichheit und vielfachen Nachbarfarben-Kontrast beurteilt. Durch das gleichzeitige Vorhandensein einer Anzahl von verschiedenen Farben wird das Auge auch an der bekannten farbigen Umstimmung (chromatischen Adaptation) weitgehend gehindert.

Im wesentlichen besteht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Determination von Farben und Farbtoleranzen auf visuellem Wege in beliebigem Kunstlicht bzw. Sonnenlicht darin, daß mehrere bewegliche Blendenplatten und eine unbewegliche Blendenplatte, welche sowohl lichtdurchlässige, als auch undurchsichtige Stellen besitzen, im Strahlengang einer beliebigen Lichtquelle, z. B. an der Vorderseite eines Gerät-Gehäuses, angeordnet sind. Die lichtdurchlässigen Stellen der unbeweglichen Blendenplatte sind durch die undurchsichtigen Stellen der: beweglichen Blendenplatten durch deren Bewegung wechselweise und in verschiedenem Ausmaß abdeckbar. Den Blendenplatten sind Skalenteile (Skalen und Ablesemarken) zugeordnet, vorzugsweise direkt auf ihnen angebracht. Im Inneren des Gehäuses ist jeder lichtdurchlässigen Stelle der unbeweglichen Blendenplatte je' eine lichtumlenkende Einheit zugeordnet, welche gegen die Testfarbenflächen bzw. gegen den Prüflingshalter mit dem Prüfling gerichtet sind. Den bunten Testfarbenflächen ist eine der an sich bekannten optischen Einrichtungen zur Lichtmischung, vorzugsweise ein Glasplattensatz gemeinsam zugeordnet, wogegen jeder der neutralgrauen Testfarbenflächen je eine der an sich bekannten optischen Einrichtungen zur Lichtmischung, vorzugsweise je ein Glasplattensatz zugeordnet ist. Zur Knickung der Strahlengänge sind an sich bekannte Umlenkspiegel vorgesehen. Ein vielfach lichtablenkendes Element bildet zusammen mit einer vielfach unterbrochenen, vorzugsweise spiegelnden Fläche das Simultan-Gesichtsfeld, welches durch ein Okular sichtbar ist.

Ein Simultan-Gesichtsfeld bietet die Möglichkeit, Vergleichsfarbenfelder in andere optische Instrumente (z. B. Fernrohre, Mikroskope, medizinische Untersuchungs-Instrumente wie Endoskope etc.) einzublenden, ohne dabei zuviel von der Gesichtsfeldgröße des Instrumentes einzubüßen.

Die Wirkungsweise einer beispielsweisen Vorrichtung ist folgende:

Wie aus F i g. 11 ersichtlich, befinden sich im Strahlengang einer Lichtquelle 1 hintereinander angeordnet drei Blendenplatten 2, 3 und 4, die um einen gemeinsamen Mittelpunkt drehbeweglich sind. Die

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vierte Blendenplatte 6 liegt unbeweglich fest. Die Blendenplatten 2,3,4 und 6 sind aus Glas und tragen je eine photographische Schicht. Die unbewegliche Blendenplatte 6 ist auf ihrer ganzen Fläche geschwärzt (undurchsichtig) und besitzt die lichtdurchlässigen Stellen 7,8,9,10 und 11 sowie das Ablesefenster 12 mit der Ablesemarke 13. Die lichtdurchlässigen Stellen 7,8, 9, 10, U und das Ablesefenster 12 stimmen mit entsprechenden öffnungen in einem (nicht dargestellten) Gehäuse überein, durch welche das Licht in den Pfeilrichtungen 22, 23, 24, 25 und 26 sowie 44 in das Innere gelangen kann.

Die beweglichen Blendenplatten 2, 3 und 4 sind fast auf ihrer gesamten Fläche lichtdurchlässig (ohne photographische Schicht) und nur an wenigen, bestimmten Stellen geschwärzt (undurchsichtig). Die Blendenplatte 2 besitzt die undurchsichtige Stelle 14 und die mitphotographierte Skala 15, die Blendenplatte 3 besitzt die undurchsichtige Stelle 16 und die mitphotographierte Skala 17, die Blendenplatte 4 besitzt zwei undurchsichtige Stellen 18 und 19 sowie die mitphotographierte Skala 20.

Je nach Stellung der Blendenplatten 2, 3 und 4 verdecken deren undurchsichtige Stellen 14, 16, 18 und 19 die lichtdurchlässigen Stellen 7, 8, 9, 10 und 11 der unbeweglichen Blendenplatte 6 entweder ganz, teilweise oder überhaupt nicht. Die Anordnung wird zweckmäßigerweise so getroffen, daß die lichtdurchlässige Stelle 7 dann frei bleibt, wenn die lichtdurchlässigen Stellen 8 und 9 von den undurchsichtigen Stellen 18 und 19 überdeckt werden. Umgekehrt bleiben die lichtdurchlässigen Stellen 8 und 9 frei, sobald die undurchsichtige Stelle 18 die lichtdurchlässige Stelle 7 zu überdecken beginnt. Die Blendenplatte 4 mit den undurchsichtigen Stellen 18 und 19 verdeckt auf diese Weise abwechselnd die lichtdurchlässigen Stellen 8 und 9 gemeinsam oder aber die lichtdurchlässige Stelle 7 allein.

Umgekehrt ist das Zusammenwirken der undurchsichtigen Stelle 16 mit den lichtdurchlässigen Stellen 10 und 11. Bei einer bestimmten Stellung (dem Nullpunkt der Skala auf der Blendenplatte 3) sind beide lichtdurchlässigen Stellen 10 und 11 zur Gänze verdeckt von den beiden Enden der undurchsichtigen Stelle 16 der Blendenplatte 3. Wird die Blendenplatte 3 im Sinne des Uhrzeigers bewegt, so wird die undurchsichtige Stelle 16 von der lichtdurchlässigen Stelle 10 entfernt und dadurch dem Licht in Pfeilrichtung 24 der Weg freigegeben. Die lichtdurchlässige Stelle 11 hingegen bleibt nach wie vor bedeckt. Wird die Blendenplatte entgegengesetzt bewegt, so gibt das entgegengesetzte Ende der undurchsichtigen Stelle 16 die lichtdurchlässige Stelle 11 frei für den Durchtritt des Lichtes in Pfeilrichtung 25. Die Blendenplatte 3 mit der undurchsichtigen Stelle 16 verdeckt auf diese Weise abwechselnd die lichtdurchlässigen Stellen 10 oder 11 oder aber beide gleichzeitig.

Auf die lichtdurchlässigen Stellen 8 und 9 wirkt außer der Blendenplatte 4 noch zusätzlich die Blendenplatte 2, deren undurchsichtige Stelle 14 abwechselnd die lichtdurchlässigen Stellen 8 und 9 überdeckt. Bei einer bestimmten Stellung (Nullpunkt) der Blendenplatte 2 ist die lichtdurchlässige Stelle 8 frei und die lichtdurchlässige Stelle 9 ganz überdeckt. Bei Bewegung der Blendenplatte entgegen dem Sinne des Uhrzeigers überdeckt die undurchsichtige Stelle 14 in zunehmendem Maße die lichtdurchlässige Stelle 8 und gibt gleichzeitig eine gleich große Fläche der lichtdurchlässigen Stelle 9 frei.

Zum Vergleichen der Prüflings-Farbe 36 mit den Testfarbenflächen 32,33,34,35 ist ein Strahlengang so angelegt, daß alle diese Flächen gleichzeitig gesehen werden können, wenn man durch das Okular Ocblickt.

Zu diesem Zweck sind angeordnet: Der Glasplattensatz 37 als Trennwand zwischen den Testfarbenflächen 32 und 33, der Glasplattensatz 38 zum Einspiegeln der Testfarbenfläche 34, der Glasplattensatz 39 zum

,ο Einspiegeln der Testfarbenfläche 35 und die beiden Spiegel 40 und 41.

Weiter ist im Prüflingsstrahlengang eine vielfach unterbrochene Fläche 43 angeordnet, mit deren Hilfe der Testfarbenstrahlengang mit dem Prüflingsstrahlen-

i<j gang vereinigt wird und durch deren Unterbrechungen hindurch die einzelnen Strahlenbündel des vielfach lichtablenkenden Elements 42 (oder bei geradlinig weitergeführtem Strahlengang jene eines vielfach lichtablenkenden Elements 49), welche vom Prüfling 36 bzw. 36'kommen, gesehen werden.

Wird die Testfarbenfläche 32 z. B. mit drei sehr reinen, intensiven Buntfarben (Testfarben) belegt, so erscheinen diese Farben, z.B. ORANGEROT, KAR- ( MINROT, PURPURROT - gemäß F i g. 2 und gemäß Text-Beispiel 1 — dann leuchtend und intensiv, wenn die lichtdurchlässige Stelle 8 der unbeweglichen Blendenplatte 6 voll geöffnet ist; die volle Lichtmenge kann durch die Blende in Pfeilrichtung 22 in das Gehäuse eintreten und wird von der lichtumlenkenden Einheit 27 auf die Testfarbenflächen geworfen. Wird durch Drehen der Blendenplatte 4 die lichtdurchlässige Stelle in zunehmendem Maße von der undurchsichtigen Stelle 18 der Blendenplatte 4 verdeckt, so erscheinen diese Testfarben zunehmend dunkler und schließlich (bei völligem Verdecken der lichtdurchlässigen Stelle 8) schwarz. .,

Der gleiche Vorgang erfolgt gleichzeitig auch für die zweite Testfarbenfläche 33 mit der zugehörigen lichtdurchlässigen Stelle 9, der Pfeilrichtung 23 und der lichtumlenkenden Einheit 28.

Zweckmäßigerweise wählt man für die Testfarbenfläche 33 ebenfalls drei intensive reine Buntfarben z. B. des bekannten 24teiligen Farbkreises, und zwar jeweils benachbarte Buntstufen-Nummern. Zum Beispiel die ,·

Buntstufen ORANGEROT 6, KARMINROT 8 und ^{ PURPURROT 10 für die Testfarbenfläche 32 und die Buntstufen ROT 7, KARMIN 9 und PURPUR 11 für die Testfarbenfläche 33.

Ist die lichtdurchlässige Stelle 8 voll geöffnet (und daher die lichtdurchlässige Stelle 9 gänzlich von der undurchsichtigen Stelle 14 der Blendenplatte 2 überdeckt), so sind im Strahlengang nur die Testfarben der Testfarbenfläche 32 (im Beispiel: ORANGEROT 6, KARMINROT 8 und PURPURROT 10) voll beleuchtet und in voller Stärke sichtbar.

Wird nun die Blendenplatte 2 bewegt, so wird die lichtdurchlässige Stelle 8 im gleichen Maße zunehmend überdeckt, wie die lichtdurchlässige Stelle 9 von der undurchsichtigen Stelle 14 zunehmend freigegeben wird. Damit wird eine kontinuierliche Verminderung der Beleuchtung der Testfarbenfläche 32 und gleichzeitig eine dementsprechend zunehmende Beleuchtung der Testfarbenfläche 33 bewirkt. Im Strahlengang wird nun gleichzeitig mit den direkt gesehenen Buntfarben ORANGEROT 6, KARMINROT8 und PURPURROT 10 eine in zunehmender Stärke eingespiegelte, über den Glasplattensatz 37 überlagerte Buntfarbe ROT 7 an der gleichen Stelle und zugleich mit dem

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bisher gesehenen ORANGEROT 6 sichtbar, so daß der unbeweglichen Blendenplatte 6 passiert und auf die

beide Farbeindrücke optisch vermischt gesehen werden, lichtumlenkende Einheit 29 trifft, beleuchtet die

je nachdem wie groß der Anteil der einen Farbe im Testfarbenfläche 34, weiche entweder mit einer

Vergleich zu der anderen ist. Nimmt man den Fall an, Testweißfläche oder mit einer verkürzten Grauskala

daß die lichtdurchlässigen Stellen 8 und 9 je zur Hälfte 5 (z. B. je einem Streifen Weiß, Hellgrau und Mittelgrau)

geöffnet sind, so werden die beiden Buntfarbengruppen versehen ist. Das Bild dieser Grauskala wird nun —

je mit der halben Lichtmenge beleuchtet und mischen sobald die lichtdurchlässige Stelle 10 freigegeben wird

sich zu den Zwischenfarben ORANGEROT 6,5, KAR- (dies erfolgt durch Drehung der Blendenplatte 3) —

MINROT 8,5 und PURPURROT 10,5. über den Glasplattensatz 38 dem im Strahlengang

Durch die kontinuierliche Regelung mittels der io sichtbaren Bild der Buntfarben (der Testfarbenflächen

Blendenplatte 2 können alle Zwischenstufen (besser: 32 und 33) überlagert, wodurch diese je nach der

alle Zwischenfarben) zwischen den beiden Testfarben- Beleuchtungsstärke des Lichtes aus der Pfeilrichtung 24

gruppen 32 und 33 optisch ermischt werden. in verschieden starkem Grade optisch »verdünnt«, das

Unabhängig von dieser Buntstufenmischung kann in heißt entsättigt erscheinen.

der bereits beschriebenen Weise die Schwarz-Zumi- 15 Das im Okular sichtbare Simultan-Gesichtsfeld kann

schung mit Hilfe der Blendenplatte 4 erfolgen, so daß somit auf folgende Weise verändert werden: die erwähnten Zwischenfarben ORANGEROT 6,5,
KARMINROT 8,5 und PURPURROT 10,5 gleichzeitig

auch kontinuierlich verdunkelt werden können, bis sie 1. Änderung der sichtbaren Testfarben durch Ausschwarzerscheinen. 20 wechseln der Buntfarben.

Außer der beschriebenen Mischung von Buntfarben 2. Änderung des farbigen Eindruckes der sichtbaren

untereinander zu reinen Zwischenfarben und der Testfarben durch optisches Mischen einer Testfar-

beschriebenen Verdunkelung bis ins Schwarz ist noch bengruppe 32 mit der anderen 33 zu Zwischenfar-

eine dritte Veränderung vorgesehen: die Entsättigung ben — mittels Blendenplatte 2.

der Buntfarben durch optische Weiß-Zumischung. 25 3. Änderung der Sättigung (Weiß-Zumischung) mit-

Wie in F i g. 11 dargestellt, befindet sich im Strahlen- tels Blendenplatte 3.

gang ein weiterer Glasplattensatz 38. Das Lichtbündel 4. Änderung der Dunkelstufe (Schwarz-Zumischung)

der Pfeilrichtung 24, das die lichtdurchlässige Stelle 10 mittels Blendenplatte 4.

Gegenüber dem Textbeispiel I ergibt die 1. Änderungsmöglichkeit folgendes Aussehen des Simultan-Gesichtsfeldes; Beispiel II:

a b c

hellkarminrot 8 karminrot 8 tiefkarminrot 8

hellpurpurrot 10 purpurrot 10 ........ tiefpurpurrot 10 '/■.:■..,

g "■ . h i

hell violett 12 violett 12 tiefviolett 12

Die 2. Änderungsmöglichkeit ergibt gegenüber Beispiel I folgendes Aussehen des Simultan-Gesichtsfeldes; Beispiel III:

a b c

hellorangerot 6,5 orangerot 6,5 tieforangerot 6,5

d e f

hellkarminrot 8,5 karminrot 8,5 tiefkarminrot 8,5

g h i

hellpurpurrot 10,5 purpurrot 10,5 tiefpurpurrot 10,5

Die 3. Änderungsmöglichkeit ergibt folgendes Beispiel IV:

ab c

blaßorangerot 6 hellorangerot 6 orangerot 6

d e f

blaßkarminrot 8 hellkarminrot 8 karminrot 8

g h i

blaßpurpurrot 10 hellpurpurrot 10 purpurrot 10

Die 4. Anderungsmöglichkeit ergibt folgendes Beispiel V:

abc schmutzigorangerot 6 trüborangerot 6 dunkelorangerot 6

d e f

schmutzigkarminrot 8 trübkarminrot 8 dunkelkarminrot 8

g h i

schmutzigpurpurrot 10 trübpurpurrot 10 dunkelpurpurrot 10

Diese wenigen Beispiele lassen erkennen, daß tatsächlich die Mannigfaltigkeit der Farben in allen Schattierungen einstellbar ist und — erstmalig in Gruppen — systematisch verändert werden kann.

Zweckmäßigerweise wird die zentrale Farbe e auf Farbgleichheit wie beim bekannten Gleichheitsverfahren eingestellt. Die peripher sichtbaren Farben werden in ihrer Farbe dem Prüfling sehr ähnlich sein, jedoch nicht völlig mit ihm übereinstimmen. Der Grad der Ungleichheit soll nun in allen peripheren Vergleichsfarbenfeldern als gleich groß empfunden werden, während (durch Gleichheit) im zentralen Vergleichsfarbenfeld e die Grenzlinie (zum Prüflingsfeld) zu verschwinden beginnt.

Auf diese neuartige Weise wird jede Einstellung gleichzeitig auf Gleichheit und simultanen Nachbarfarben-Kontrast beurteilt und die Meßbedingungen sehr verbessert. Dem Auge werden gewissermaßen Anhaltspunkte rund um die gewünschte Farbe herum dargeboten und durch diesen »optischen Komfort« dem Auge optimale Arbeitsbedingungen geboten.

Das hier beschriebene Prinzip ist einer außerordentlich großen Zahl von Modifikationen und Varianten

fähig. So kann z. B. eine nach Art der pseudo-isochromatischen Tafeln in Farbpunkte aufgelöste Fläche etwa wie F i g. 4 benutzt werden, um den Grad der Farbensinn-Schwäche exakt zu ermitteln. Die Fläche des Simultan-Gesichtsfeldes wird in Verwechslungsfarben ausgeführt und sodann auf maximale Weiß-Zumischung geschaltet. Der Patient wird vor das Gerät gesetzt und sieht eine weiße Fläche. Die Weiß-Zumischung wird kontinuierlich vermindert, bis die einzelnen Farbpunkte wie aus dem Nebel auftauchen. Nun wird zuerst ganz undeutlich z. B. die Verwechslungszahl als »48« angesprochen und erst bei weiterer Verminderung der Weiß-Zumischung wird die richtige, einfarbige Zahl 13 erkannt werden. Aus den Meßwerten, die abgelesen werden, einmal wenn überhaupt erstmals etwas undeutlich wahrgenommen wird und zum zweitenmal sobald schließlich die immer intensiver erscheinenden Farben richtig unterschieden werden, kann eine genaue Diagnose über die Farbtüchtigkeit vor allem in jenen Fällen gestellt werden, wo die bisherigen Farbtafelmethoden nicht mehr ausreichen und die Anomaloskop-Untersuchung anomale Trichromasie ergab.

Hierzu 5 Blatt Zcicliiniiiiicn

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung von Buntstufe, Sättigung und Dunkelstufe eines Prüflings durch Vergleich mit Buntstufe, Sättigung und Dunkelstufe von Testfarben, bei dem der Prüfling und die Testfarbenfläche nebeneinander in einem Gesichtsfeld abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling an wenigstens neun in ι ο Form eines zweidimensionalen Rasters angeordneten Plätzen des Gesichtsfelds mit wenigstens neun diesen Plätzen zugeordneten und an diese Plätze angrenzenden Testfarben verglichen wird, die sich in der einen Dimension des Rasters systematisch in ihrer Buntstufe und in der anderen Dimension des Rasters systematisch in ihrer Sättigung unterscheiden.

2. Verfahren zur Ermittlung von Buntstufe, Sättigung und Dunkelstufe eines Prüflings durch Vergleich mit Buntstufe, Sättigung und Dunkelstufe von Testfarben, bei dem der Prüfling und die Testfarbenfläche nebeneinander in einem Gesichtsfeld abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß neun Bilder des Prüflings im Gesichtsfeld an wenigstens neun in Form eines zweidimensionalen Rasters angeordneten Plätzen mit wenigstens drei Testfarben verglichen werden, wobei jeweils eine Testfarbe wenigstens drei Bildern des Prüflings zugeordnet ist und an diese Bilder angrenzt, die Testfarben in der einen Dimension des Rasters systematisch unterschiedliche Buntstufen aufweisen und die jeweils einer Testfarbe zugeordneten Bilder des Prüflings systematisch unterschiedliche Sättigung aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelstufe der Abbildung des Prüflings einstellbar ist

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung der Abbildung des Prüflings einstellbar ist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelstufe der Testfarben einstellbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung der Testfarben einstellbar ist.