DE2331191A1

DE2331191A1 - Lichtmessverfahren- und geraet

Info

Publication number: DE2331191A1
Application number: DE2331191A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kapfinger; Hans G Pallinger; Alex Vinatzer
Original assignee: Durst AG Fabrik Fototechnischer Apparate
Current assignee: Durst AG Fabrik Fototechnischer Apparate
Priority date: 1972-06-24
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2189724B1; US3892493A; GB1435327A; JPS4965265A; FR2189724A1; DE2331191C2; CH558008A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN ■ DIPL. ING. W. EI Γ J.E · DR. R«SR. NAT. K. HOFFMANN

D.IIHMONCHIND · AtMEUASTIASSE 4 · TELEFON (MIl) »ΠΙΙ7

Durst AG, Fabrik Pototeohnischer Apparate, Bozen/Italien

Lichtmeßverfahren und -Gerät

Die Hrfindung betrifft ein Lichtmeßverfahren und -gerät.

Bei Lichtmeßgeräten hoher Empfindlichkeit, wie sie bei den verschiedensten grafischen und fotografischen Anwendungen eingesetzt werden und in denen die Meßsignale in fotoelektrischen !lementen erzeugt werden, bestehen diese fotoelek- Ί trischen Elemente zumeist aus Potovervielfachern. '

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Dabei haben alle Geräte dieser Art den besonderen Nachteil, daß, bedingt durch das Verhalten des Fotovervielfachers gegenüber Spannungs- und Temperaturveränderungen, eine häufige Nacheichung des Nullpunktes bzw. eines bestimmten Meßpunktes erforderlich ist, ein Umstand, der die Brauchbarkeit der Meßergebnisse in starkem Maße von der Sorgfalt abhängig macht, mit der die Bedienungsperson die Messungen durchführt.

Ferner müssen die Fotovervielfacher vor zu starker Lichteinstrahlung geschützt werden und dürfen daher nur dem Meßlicht ausgesetzt werden.

Weiters wirkt es sich bei den bekannten Geräten als Nachteil aus, daß die Fotovervielfacher erschütterungsempfindlich sind und einer hohen Versorgungsspannung bedürfen, was entsprechende Schutzmaßnahmen erforderlich macht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lichtmeßver&hren und ein Lichtmeßgerät zu entwlcklen, die einen Betrieb ohne Nacheichung des Nullpunktes bzw. eines bestimmten Meßpunktes ermöglichen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Lichtmeßgerät zu entwickeln, das bei gleichem Einsatzgebiet, in welchem normalerweise Fotovervielfacher angewandt werden, andere fotoelektrische Elemente verwendet, bei denen die vorher erwähnten Nachteile entfallen und das es gestattet, auch impulsförmiges Licht zu messen.

Die Aufgabe wird durch ein Lichtmeßverfahren gelöst, bei dem ein automatischer Nullabgleich erfolgt, indem das auf ein fotoelektrisches Element auftreffende Licht durch eine geeignete Abdunkelungsvorrichtung, die in abwechselnder Folge einmal

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dieses fotoelektrische Element abdunkelt und dann wieder freigibt, moduliert wird, das bei abgedunkeltem Element entstehende Signal durch einen Meßsignalverstärker verstärkt j und durch geeignete ßchaltungstechnische Maßnahmen gespeichert wird und dieses gespeicherte Signal in der eigentlichen Meßphase, während der das fotoelektrische Element dem zu messenden Licht ausgesetzt ist, dem im fotoelektrischen Element entstehenden Signal in der Weise entgegen wirkt, daß das Meßsignal um einen dem gespeicherten Signal entsprechenden Wert vermindert wird.

In einem Lichtmeßgerät zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß ein fotoelektrisches Element mit dem Eingang eines Meßsignal-Verstärkers verbunden, wobei der Ausgang des Meßsignal-Verstärkers mit einem Anzeigegerät sowie mit dem Eingang eines zweiten Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgang über von einem Impulsgenerator gesteuerte Schalter abwechselnd mit dem Eingang des Meßsignal-Verstärkers sowie mit einem Kondensator verbunden und «leder getrennt wird, während gleichzeitig eine durch denselben Impulsgenerator angesteuerte Abdunkelungsvorrichtung das fotoelektrischen Element in abwechselnder Folge einmal abdeckt und dann wieder frei gibt, so daß das Meßlicht darauf fallen kann.

Das fotoelektrische Element kann vorteilhafterweise eine Fotodiode sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Abdeckvori'ichtung durch ein entsprechend angesteuertes Flüssigkristallelement dargestellt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen nach, der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltsehema des erfindungsgemäßen Lichtmeßgerätes;

Fig.Is eine Abdunkelungsvorrichtung zur Modulation des Meßlichtes mit Hilfe eines Flüssigkristallelements.

In einem fotoelektrischen Element, beispielsweise einer Fotodiode 1, entsteht ein von der Intensität des einfallenden Lichtes abhängiges Signal, das über einen Leiter 3 einem Meßsignal-Verstärker 4 zugeführt wird, in dessen Gegenkopplungskreis sich ein Widerstand 5 befindet. Dabei kann sich im Strahlengang des zu messenden Lichtes vor der Foto- · diode 1 auch ein Filter 2 befinden. Das Ausgangsignal des Verstärkers 4 gelangt über einen Leiter 6 in einen weiteren Verstärker 7, dessen Ausgangssignal zwei, vorzugsweise elektronischen, Schaltern 8 und 9 zugeleitet wird.

Die Schalter 8 und 9 werden von einem Impulsgenerator angesteuert und erfeprechend geöffnet oder geschlossen. Ein weiterer Schalter 11 wird vom selben Impulsgenerator 10, dessen Impulse in einem Verstärker 12 umgepolt werden, angesteuert. Dadurch wird erreicht, daß der Schalter 11 geschlossen wird, wenn die Schalter 8 und 9 geöffnet werden und umgekehrt .

Bei geschlossenen Schaltern 8 und 9 und offenem Schalter 11 wird das Ausgangssignal des Verstärkers 7 über einen Leiter 13i einen Widerstand 14 und einen weiteren Leiter 15 an den Eingang des Verstärkers 4 zurückgeführt. Da gleichzeitig mit dem Schalter 9 auch der Schalter 8 geschlossen wird, wird über einen Widerstand 13 ein Kondensator 17 aufgeladen.

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Nach beendetem Aufladevorgang des Kondensators 17 werden die Schalter 8 und 9 geöffnet und gleichzeitig der Schalter 11 geschlossen. Der Kondensator 17 entlädt sich somit über den Leiter 17, den Widerstand 14 und den Leiter 15, wobei ein entsprechender Strom zum Eingang des Meßsignal-Verstärkers 4 fließt. In der Zeit, während der der Kondensator 17 aufgeladen wird, der Abgleichphase, ist die Fotodiode 1 durch eine geeignete Abdunkelungsvorrichtung, beispielsweise eine mechanisch betätigte Blende 16, gegen einfallendes Licht geschützt. Die Betätigung der Blende 16, die in abwechselnder Folge die Fotodiode 1 abdeckt und wieder freigibt und synchron zur Betätigung der Schalter 8, 9, H vom Impulsgenerator 10 gesteuert wird, erfolgt über einen Servomechanismus l6a. Während dieser Abgleichphase werden durch den beschriebenen Regelkreis die temperatur- und alterungsbedingten Spannungsund Strom^fänderungen am Eingang des Meßsignal-Verstärkers 4 kompensiert. Zur gleichen Zeit wird der Kondensator 17 bis auf eine diesen Fehlern entsprechende Spannung aufgeladen.

In der zweiten, der eigentlichen Meßphase werden die Schalter 8 und 9 geöffnet und der Schalter 11 geschlossen. Gleichzeitig wird die Fotodiode 1 von der Abdunkelungsvorrichtung 16 freigegeben,' so daß das zu messende Licht voll auf die Fotodiode 1 auffallen kann.

Dabei wird das in der Fotodiode 1 entstehende Signal am Eingang des Versträkers um den über den Leiter 15 fließenden Entladungsstrom des Kondensators 17 vermindert, der den erwähnten temperatur- und alterungsbedingten Fehlern des Meßsignal-Verstärkers 4 entspricht.

Auf diese Weise erscheint am Ausgang des Meßsignal-Verstärkers 4 bei jeder Messung ein von den Fehlereinflüssen un abhängiges Signal, so daß kein Nacheichen des Nullpunktes mehr notwendig ist.

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Das Ausgan^ssignal des Meßsignal-Verstärkers 4 wird in

Logarithmierverstärker 18 logarithraiert und über einen, vorzugsweise elektronischen, Schalter 20 und einen Speicher

22 einem analog oder dlgi tal anzeigenden Anzeigegerät 2^5 zugeführt. Der Schalter 20 wird dabei über einen entsprechenden Impulsformer 21 vom Impulsgenerator 10 derart angesteuert, daß der Speicher 22 während der Meßphase mit dem Ausgang des Logarithmierverstärkers 18 verbunden ist und während der Abgleichphase nicht entladen werden kann. Der Speicher 22 kann als Mittelwert- oder Spitzenwertspeieher ausgebildet sein und dient dazu, eine feststehende Anzeige an dem Anzeigegerät

23 während eines Arbeitstaktes zu erhalten. Die Verwendung eines Spitzenwertspeichers macht das Gerät auch für Messungen bei pulsierendem Licht geeignet, da die Impulshöhe als Meßwert angezeigt wird.

Weiters ist am Ausgang des Meßsignal-Verstärkers 4 ein Anschluß für ein Oszilloskop 19 oder ein anderes Aufzeichnungsgerät vorgesehen, mit dem die von der Lichtquelle abgegebenen Impulse sichtbar gemacht werden können.

In Pig. la ist eine weitere Ausführungsform des Lichtmeßgerätes dargestellt, dc^ in der Gestaltung der Abdunkelungsvorrichtung vom oben beschriebenen Gerät abweicht. Im Strahlengang des zu messenden Lichtes 24 ist vor dem fotoelektrischen Element 1 ein Flüssigkristallelement 25 vorgesehen, an dessen Elektroden eine von einem Spannungsformer 26 erzeugte Wechselspannung derart angelegt wird, daß das Meßlicht in abwechselnder Folge einmal durch das Flüssigkristallelement 25 indurchtritt und auf das fotoelektrische Element 1 fällt und einmal am FlUssigkristallelement 25 gestreut wird. Wird der Spannungsformer 26 durch den Impulsgenerator 10 angesteuert entsteht eine Modulation des Meßlichtes synchron zum Arbeitstakt der beschriebenen Schalter 8, 9 Uj 20, so daß das Lichtmeßgerät in der selben, wefcer oben beschriebenen Weise funktionieren kann, mit dem Unterschied, daß keine mechanisch bewegten Teile mehr vorhanden sind.

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Da der Streueffekt des Flüssigkristallelementes 25 spannungabhängig ist, kann durch eine zusätzliche) in den Spannungsformer 26 eingreifende Regeleinrichtung 27 die Amplitude der dem Flüssigkristallelement 2 zugeführten Spannung stufenlos geregelt werden.

Dadurch übernimmt das Flüssigkristallelement 25 auch die Punktion einer Blende, wie sie für verschiedene fotoelektrische Elemente bei starkem Lichteinfall benötigt wird.

Der Filter 2 kann in dieser Ausführungsform dadurch ersetzt werden, daß eine oder beide das Flüssigkristall einsehliessenden Schichten als Filter ausgebildet werden.

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Claims

Patentansprüc h_e-

flj Lichtmeßverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß das auf ein fotoelektrisches Element (1) auftreffende Licht durch eine Abdunkelungsvorrichtung, die in

. abwechselnder Folge .einmal das fotoeleictrische Element (1) abdunkelt und dann wieder freigibt, moduliert wird, daß das bei abgedunkeltem fotoelektrischen Element (1) entstehende Signal durch einen Meßsignalverstärker (4) verstärkt und durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen gespeichert wird und dieses gespeicherte Signal in der eigentlichen Meßphase, während -der das fotoelektrische Element (1) dem zu messenden Licht ausgesetzt ist, dem im fotoelektrischen Element (l) entstehenden Signal in der rfeise entgegenwirkt, daß das Keßsignal um einen den: gespeicherten SignJ. entsprechenden Wert vermindert wird.

2. Lichtmeßgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fotoelektrisch^ Element (l) mit dem Eingang des Meßsignalverstärkers (4) verbunden ist, daß der Ausgang des Meßsignalverstärkei'S (4) mit einem Anzeigegerät (2j5) sowie mit dem Eingang eines zweiten Verstär'kers (7) verbunden ist, dessen iVusgang über von einem Impulsgenerator (10) gesteuerte Schalter (8, 9) abwechselnd r.ät dem Eingang des Meßsignalver-Sbärkers (4) sowie ri.it einem Kondensator (17) verbunden und wieder getrennt wird, der seinerseits durch einen vom selben Impulsgenerator (10) gesteuerten Schalter (11) mit dem Eingang des Meßsignalverstärkers (4) verbunden und getrennt wird, während gleichzeitig eine ebenfalls vom selben Impulsgenerator (10) angesteuerte Abdunkelungsvorrichtung (16, l6a) das fotoelektrische Element (l) in abwechselnder Folge einmal abdeckt und dann wieder freigibt, so daß das Meßlicht darauf fallen kann.

BAD ORIGINAL

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j; . Lichtmeßgerät nach^Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichne t, αε,β während einer Abgleichphase der n.it deiii Ausgang des zeiten Verstärkers (7) und dem Kondensator (17) verbundene Schälter (8) sowie der mit den; Ausgang des zweiten Verstärkers (7) und dem Leiter (13) verbundene Schalter (9) geschlossen und der zwischen '"en. Kondensator (17) und dem Leiter (13) befindliche Schalter (11) geöffnet ist, wobei die Abdunkelungsvorrichtung (16) gleichzeitig das fotoelektrische Element (1) abdunkelt und daß während einer aeiten, der eigentlichen Meßphase die vorher geschlossenen Sehalter (8, 9) geöffnet und der vorher geöffnet Schalter (11) geschlossen sind, wobei die Abdunkelungsvorrichtung (16) gleichzeitig das fotoelektrische 3Ie-* ment (1) freigibt, so daß das Meßlicht darauf fallen kann.

4. Lichtmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei ohne t, daß das fotoelektrische Element (l) eine Fotodiode ist.

5. Lichtmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei ohne t, daß die Abdunkelungsvorrichtung (16) eine von einem Servomechanismus (l6a) betätigte mechanische Blende ist, wobei der Servomechanismus (l6a) durch den Impulsgenerator (1O) angesteuert wird.

6. Lichtmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdunkelungsvorrichtung (16) in einem Flüssigkristallelement.(25) besteht, an dessen Elektroden eine von einem Spannungsformer (26) erzeugte Wechselspannung derart angelegt wird, daß das Meßlicht in abwechselnder Folge einmal durch das Flüssigkristallelement hindurchtritt und auf das fotoelektrische Element (l) fällt und einmal am Flüssigkristallelement gestreut wird.

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7. Lichtmeßgeräx nach Anspruch o,^r dadurch " g e k e a η zeichnet, 'daß eine .iegeleinrichtung (2J) vorhanden ist, dur"eh die die Amplitude der - n. das Flüssigkrictallelenient (25) angelegten ./echselspannung stufenlos regelbar ist.

8. Lichtmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in; Meßlichtstrahlengang vor den; fotoelektrischen Element (l) Filter (2) angeordnet sind.

9. Lichtmeßgerät nach Anspruch 7 und o, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der das Flüssigkristall einschließenden Schichten als Filter ausgebildet sind.

10. Lichtmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Meßsignalverstärkers ein Anschluß für ein Oszilloskop (19) oder ein anderes Aufzeichnungsgerät vorgesehen ist.

11. Lichtmeßgerät nach einer;, der vorhergehenden /-.nsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen dem Ausgang des Meßsignalverstärkers (4) und dem Anzeigegerät (23) ein Logarithr.ierverstärker (18) und/oder ein Spitzenoder I-üittelwertsp-sicher (22) vorgesehen ist.

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