DE2503790C2 - Dreifarbenmesser - Google Patents

Description

und Korrekturfilter noch eine Tabelle nötig, aus der die entsprechenden Werte z. B. für bestimmte handelsübliche Filter zu entnehmen sind.

Nachteilig bei diesen Arten von Dreifarbenmessern ist die Anwendung von Rechenwerken und/oder Tabellen zur Ermittlung der für die Aufnahmen erforderlichen Filterdaten. Diese Dreifarbenmesser sind daher recht umständlich zu bedienen, da bei ihnen zuerst das Konversk-fjsfilter und dann das Korrekturfilter im zweiten Meßvorgang ermittelt werden muß, wobei der Meßwert sich durch Differenzbildung aus erster und zweiter Messung ergibt. Das bedeutet, daß die zwei Meßergebnisse abgelesen und am Rechenwerk eingestellt werden müssen, bevor der gesuchte Korrekturfilterwert abgelesen werden kann. Es ist einzusehen, daß die Handhabung derartiger Dreifarbenmesser bei praktischen Aufnahmen recht kompliziert ist und leicht zu Fehlern in der Bedienung und somit zu Ablesefehlern führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe /ugründe, die Handhabung eines Dreifarbenmessers derart zu vereinfachen, daß die Werte für Konversions- und Korrekturfilter direkt, d. h. ohne Zuhilfenahme einer Tabelle oder Rechenvorrichtung, auf der Skala eines elektrischen Drehspulinstruments angezeigt wer den. wobei die Reihenfolge der Messungen nicht zwangläufig festliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Durch Verwendung von Operationsverstärkern als Differenzverstärker laßt sich ein normales Drchspulmcßwerk zur Anzeige der Farbtcmperatur für die gewählten Spektralbcreiche verwenden oder direkt die für den bestimmten Filmtyp (»Tageslicht«- oder »Kunstlicht«-Film) geltenden Konversionsfilterdaten anzeigen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Untcransprüchc.

Die Ermittlung der Filterdaten aus den beispielswcise im blauen und roten Spektralempfindlichkeitsbereich einerseits und im grünen und roten Spekti alempfindlichkeitsbereich andererseits gemessenen Mired-Werten erfolgt nach folgendem Prinzip:

Der Umw.indlungswcrt des Konversionsfilters ist gleich der Differenz des im blauen und roten Spektralbereich gemessenen Mired-Wertes und des Mired-Sollwertes, den der verwendete Filmtyp (Kunstlicht- oder Tageslichtfilm) hat. Das so ermittelte Konversionsfilter wandelt also die im blauen und roten Spektralbereich gemessene Farbtcmperatur in die für den Film erforderliche um.

Der Dichtewert des Korrekturfilters resultiert allein aus der Differenz des im blauen und roten Spcktralbercich gemessenen Mired-Wertcs und des im grünen und roten Spcktralbereich gemessenen Mired-Wertcs des Lichts und hängt nicht vom Farbicmpcratur-Sollwcrt für den verwendeten Filmtyp ab Das setzt allerdings voraus, daß die anzuwendenden Korrekturfilter die im blauen und roten Spektralbercich gemessene ^<)0 Farbtemperatur nicht ändern. Praktische Filter dieser Art werden je nach ihrem farblichen Aussehen mit M (Magenta, Purpur) oder G (Grün) und dem Dichtewert gekennzeichnet.

Ergeben sich bei der Blau-Roi-Messung und bei der ⁽¹5 Grün-Rot-Messung gleiche Mircd-Werte, dann ist das Korrekturfilier gleich Null und das gemessene Licht hat dann sozusagen eine echte Farbtemperatur und ist im Prinzip Plancksche Strahlung.

An Hand der F i g. 1 bis 6 wird im folgenden der Dreifarbenmesser näher beschrieben.

Gemäß F i g. 1 besteht die Gesamtschaltung aus zwei Teilschaltungen 1 und 2, von denen die eine (1) beispielsweise den blauen und roten Spektralanteil des zu messenden Lichts erfaßt und die andere (2) beispielsweise den grünen und roten Spektralanteil. Die Fotoelemente 3, 4, 5, 6 sind mit geeigneten Filtern 7, 8, 9, 10 versehen. Eine die Lichteintrittsöffnung bildende Streuscheibe 11, die beispielsweise aus Opalüberfangglas bestehen kann, verteilt das Licht gleichmäßig auf die Fotoelemente. In der Schaltersteilung a des Schalters 12 wirkt nur die Teilschaltung 1 auf das Meßinstrument 13. welches hierbei auf seiner Anzeigeskala direkt Konversionsfilter-Werte, d.h. Umwandlungswerte in Mired bzw. Dekamired, anzeigt.

Dagegen werden bei Schalterstellung b die beiden Teilschakungen 1 und 2 in Differenz geschaltet, wobei das Meßinstrument 13 nunmehr Dichtewerte von Korrekturfiltern anzeigt.

Gemäß F i g. 2 haben die beiden Teilschaltungen eine gemeinsame Spannungsversorgung 14, 15 und enthalten je zwei Feldeffekttransistoren 16, 17 bzw. 18. 19 derart in einer Differenzschaltung, daß ihre Drainanschlüsse gemeinsam am Pluspol der Spannungsversorgung 14 liegen und die Sourceanschhisse über Widerstände 20, 21 bzw. 22, 23 am Minuspol der Spannungsversorgung 15. Die Gateanschlüsse der Feldeffekttransistoren 16, 17, 18, 19 sind jeweils mit der Kaihodenscite der Fotoelemente 3, 4, 5, 6 verbunden, die ihrerseits anodenscitig direkt (bei 4 und 5) bzw. über Spannungsteiler 24 (bei 3) bzw. 25 (bei 6) mit dem Minuspotential der Spannungsversorgung 15 verbunden sind. Die an den Sourcewiderständen 20, 21 bzw. 22, 23 jedes FcIdeffekttransistorpaares abfallenden Spannungen werden durch je einen nachgeschalteten Operationsverstärker 26 und 27 verstärkt. Statt paarweiser Zusammenfassung einzelner FET können vorteilhafterweise auch sogenannte Dual-FET Anwendung finden.

Für die Anzeige der Korrekturfilterwerte sind die Ausgänge der beiden Operationsverstärker 26 und 27 über ein Drehspulmeßwerk 13 und über den Schalter 12 in seiner Stellung b in Differenz geschaltet. Dagegen ist für die Anzeige der Konversionsfilterwerte da-Drehspulmeßwerk 13 über den Schalter 12 in Stellung a an den Ausgang des Operationsverstärkers 26 angeschlossen.

Feldeffekttransistoren haben so hohe Eingangswiderstände, daß sich damit Leerlaufspannungen in praktisch perfekter Weise messen lassen. Der Verlauf der Leerlaufspannupg von Fotoelementen in Abhängigkeit von der Lichtintensität ist in F i g. 3 dargestellt. Trägt man auf der Abszissenachse den Logarithmus der Lichtintensität auf, so ergibt sich in einem wesentlichen Teil C-D eine Gerade, deren Steilheit durch ihre Neigung gegen die Horizontale charakterisiert ist. Dieser lineare Kennlinienteil wird bei dein Dreifarbenmesser ausgenutzt. Dabei kommt es in der Praxis im wesentlichen darauf an, solche Fotoelement-Typen zu verwenden, bei denen der lineare Bereich C-D möglichst groß ist und der Beginn C des linearen Bereichs bei geeigneter niedriger Intensität liegt.

Da Fotoelemente in der Steilheil des lcgarithmischen Verlaufs individuell verschieden sein können (s. beispielsweise Kurven A, B in F i g. 3), ist es erforderlich, das auszugleichen, wenn man von den etwas schwierigen Ausleseverfahren für solche Fotoelemente

absehen will. Der Steilheitsabglcich erfolgl dadurch, daß mindestens einer der beiden Sourcewiderstände 20 oder 21 bzw. 22 oder 23 (F i g. 2) veränderlich gemacht wird. Daraus resultiert dann die intensitätsunabhängige Messung der Logarithmen von Quotienten von Strahlungsanteilen, beispielsweise Blau zu Rot als Maß für die Farbtemperatur.

Durch die Spannungsteiler 24 bzw. 25 läßt sich ein weiterer Abgleich erzielen, nämlich die Anzeige des Meßinstruments 13 für eine bestimmte Farbtemperatur auf einen vorgegebenen Skalenwert bringen.

Dieser Abgleichvorgang bedeutet in seiner praktischen Auswirkung eine Verschiebung der Anzeigeskala als Ganzes. Demzufolge kann der Spannungsteiler 24 in der Schaltung für die Konversionsfiltermessung (Schallcr 12 in Stellung a) dazu verwendet werden, den Sollwert der Farbtemperatur für den Filmtyp einzustellen, da ja der in Mired ausgedrückte Umwandlungswert des Konversionsfilters gleich der Differenz Filmsollwerl in Mired minus Meßwert des Lichts in Mired ist.

F i g. 4 zeigt das Blockschaltbild für eine Ausgestaltung des Dreifarbenmessers mit zwei Drehspulmeßwerken 28 und 29. Meßwerk 28 zeigt Konversionsfilterwerte an, während gleichzeitig Meßwerk 29 Korrekturfilterwerte anzeigt. ^a5

Bei Verwendung von Batterien für einen praktischen Dreifarbenmesser, deren Spannung im Laufe der Zeit abnimmt, ist es in einer Ausgestaltung der Schaltung gemäß F i g. 5 vorteilhaft, die Spannung mittels des Feldeffekttransistors 30 zu stabilisieren. Gemäß dieser Schaltung liegt der Drainanschluß des FET 30 auf Pluspotential und sein Gate auf Minuspotential der Spannungsversorgung. Der Sourceanschluß liegt, wie aus F i g. 5 ersichtlich, über Vorwiderstand 31 und Spannungsteiler 24 ebenfalls an Minus.

Wie auseinandergesetzt wurde, läßt sich der Dreifarbenmesser mittels Spannungsteiler 24 (Fig. 2) für einen Farbtemperaturwert auf einen vorgegebenen Skalenpunkt abgleichen. Um den Abgleich auch für einen zweiten Skalenpunkt und einen zweiten Färbtemperaturwert vornehmen zu können, ist ein als Spannungsteiler wirkender Abgleichwiderstand 32 vorgesehen (F ig. 2).

Bei der Korrekturfiltermessung sind die beiden Teilschaltungen in Differenz geschaltet (F i g. 1) und es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Teilschaltung 1, die für die Messung im blauen und roten Spektralbereich vorgesehen ist, eine stärkere Abhängigkeit der Anzeige des Meßinstruments von der Farbtemperatur ergeben würde als die Teilschaltung 2 bei der Messung im grünen und roten Spektralbereich. Das ist darin begründet, daß die Schwerpunkte des blauen und roten Bereichs eine größere Wellenlängendifferenz haben als die Schwerpunkte des grünen und roten Bereichs. Dieser Umstand läßt sich dadurch ausgleichen, daß die am Operationsverstärker 25 angeschalteten zwei Paare Kopplungswiderstände 33 und 34 sowie 35 und 36, deren Widerstandsverhältnisse (33 zu 34 sowie 35 zu 36) den Verstärkungsfaktor bestimmen, entsprechend anders bemessene Werte erhalten, als die am Operationsverstärker 27 angeschlossenen Kopplungswidcrstände 37 und 38 sowie 39 und 40.

Zum Feinabgleich möglicherweise verbleibender geringer Unterschiede in der Anzeigesteilheit der beiden Teilschaltungen wird in F i g. 2 das Potentiometer 41 vorgesehen. Als Kriterium für richtigen Abgleich dieser Anzeigesteilheit dient die Forderung, daß bei Planckscher Strahlung, die ja eine »echte« Farbtemperatur hat, sich stets die Korrekturfilteranzeige Null ergeben muß.

In dem Naturgesetz der Temperaturstrahlung ist es im übrigen begründet, daß der Logarithmus des Quotienten zweier Spektralanteile von Strahlungsenergien eine für praktische Zwecke ausreichend lineare Abhängigkeit von der reziproken Farbtemperatur ergibt. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die in Mired-Werten ; kalibrierte Anzeigeskala eines Drehspulinstruments praktisch äquidistant geteilt werden kann.

Demzufolge sind gemäß Fig.6 die Konversionsfilterskala 42 und die Korrekturfilterskala 43 äquidistant geteilt. In der Darstellung wurde die allgemein übliche Benennung der Konversionsfilter mit B (blaue Filter) bzw. R (rötliche Filter) und dem Dekamired-Umwandlungswert gewählt. Bei der Korrekturfilterskala 43 wurde die für kommerzielle Filter übliche Bezeichnung mit Dichtewerten gewählt G sind Grünfilter, M Magenta- Filter (Magenta = Purpur).

Die dritte in F i g. 6 dargestellte Skalenteilung 44 bedeutet Farbtemperaturen in Kelvin-Graden (K). Dieser verzerrten Skalenteilung liegt eine lineare Mired-Skala zugrunde. Die angeschriebenen Zahlenwerte sind, wie ersichtlich, mit 1000 K zu multiplizieren.

Um die Anzeigefunktion zu verstehen, sind die Skalen der Farbtemperaturen (44) und die Korrekturfilter (43) gehäusefest zu denken. Dagegen ist die Konversionsfilterskala 42 auf einer drehbaren Scheibe zu denken, die konzentrisch mit der Drehachse des Zeigers des Meßwerks (13 in F i g. 2) angeordnet ist

Vor der Messung der Konversionsfilter ist die Filterskala 42 so einzustellen, daß die Anzeigemarke 46, die gleichzeitig Nullpunkt der Konversionsfilterskala 42 ist, auf den Farbtemperatur-Sollwert für die verwendete Filmtype zeigt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: stik der Ausgangssignale der beiden Differenzverstärker ausgeglichen sind.

1. Dreifarbenmesser zur Ermittlung der optischen Dichte des Korrekturfilters sowie des Umwandlungswertes des Konversionsfilters für fotografische Aufnahmen mit im roten, grünen und blauen Spektralbereich ansprechenden Fotoelementen, mit Schaltkreisen zur Bildung des Logarithmus des Verhältnisses der im roten und blauen Spektralbereich gemessenen Strahlungsenergiewerte sowie des Logarithmus des Verhältnisses der im grünen und roten Spektralbereich gemessenen Strahlungsenergiewerte, mit Einrichtungen zur Ermittlung der Differenz zwischen den beiden Logarithmen von Verhältnissen sowie einem Drehspulmeßwerk und einer Spannungsversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß vier mit optischen Filtern (7, 8. 9, 10) versehene Fotoelemente (3, 4, 5, 6) vorgesehen sind, von denen eines im blauen, eines im grünen und zwei im roten Spektralbereich empfindlich sind, daß zur Verstärkung der Leerlaufspannung eines jeden Fotoelements (3, 4, 5, 6) jeweils ein Feldeffekttransistor (16. 17, 18, 19) vorgesehen ist, dessen Drain-Elektrode jeweils an den Pluspol der Spannungsversorgung (14, 15), dessen Source-Elektrodc jeweils über einen Source-Widerstand (20, 21, 22, 23) an den Minuspol der Spannungsversorgung (14, 15) und dessen Gate-Elektrode jeweils an die Kathode des zugehörigen Fotoelements (3, 4. 5, 6) angeschlossen ist, daß ein erster Differenzverstärker (26) vorgesehen ist, dessen Eingängen die an den Source-Widerständen (20. 21) der Feldeffekttransistoren (16, 17) des im blauen und des einen im roten Spektralbereich empfindlichen Fotoelements (3, 4) abfallenden Spannungen zugeführt sind, daß ein zweiter Differenzverstärker (27) vorgesehen ist, dessen Eingängen die an den Source-Widerständen (22. 23) der Feldeffekttransistoren (18, 19) des im grünen und des anderen im roten Spektralbereich empfindlichen Fotoelements (5, 6) abfallenden Spannungen zugeführt sind und daß ein Umschalter (12) vorgesehen ist, mittels dessen das Drehspulmeßwerk (13) wahlweise mit dem Ausgang allein des ersten Differenzverstärkers (26) oder aber zur Differenzbildung mit dem Ausgang des ersten und des zweiten Differenzverstärkers (26. 27) verbindbar ist.

2. Dreifarbenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich der unterschiedlichen Steilheit der logarithmischen Leerlaufspannungskennlinien der Fotoelemente (3, 4, 5, 6) und der unterschiedlichen Eigenschaften der zugehörigen Feldeffekttransistoren (16, 17. 18, 19) mindestens je einer der mit den ersten bzw. zweiten Differenzverstärker (26 bzw. 27) verbundenen Sourcewidcrstände (20, 21 bzw. 22, 23) abgleichbar ist.

3. Dreifarbenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Kalibrierungszweckc je eines der beiden zu dem ersten bzw. /weiten Differenzverstärker (26. 27) gehörenden Fotoelemente an eine mittels abgleichbaren Spannungsteilers (24. 25) einstellbare Vorspannung gelegt ist.

4. Dreifarbenmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungswidcistände (33, 34 und 3.5, 36 bzw. 37, 38 und 39, 40) des ersten und /weiten Differenzverstärkers (26 bzw. 27) derart bemessen sind, daß Unterschiede in der Charakteri Die Anmeldung betrifft einen Dreifarbenmesser mit den im Gattungsbegriff des Anspruchs I genannten Merkmalen. Ein solches Gerät ist aus der US-PS

ίο 38 32 068 bekannt.

Dreifarbenmesser haben die Aufgabe, bei fotografischen Farbaufnahmen das Licht, welches die Aufnahmegegenstände beleuchtet, zu messen und aus den Meßwerten die für farbgetreue Wiedergabe erforderlichen Filterdaten zu ermitteln.

Dreifarbenmesser zerlegen das Licht in drei Spektralanteile, die im blauen, grünen und roten Gebiet liegen, wobei zur Lichtzerlegung optische Filter vor einer oder mehr fotoelektrischen Zellen verwendet werden.

Die Filter haben geeignete spektrale Transmissionskurven, so daß sich zusammen mit der Spektralempfindlichkeit der fotoclektrischen Zellen resultierende Spektralempfindlichkeiten ergeben, die denen gängiger Farbfilme angenähert sind. Da es nur auf die relative

und nicht auf die absolute Zusammensetzung des Lichts im blauen, grünen und roten Spektralbereich ankommt, werden Quotienten der Strahlungsenergien in je zwei Spektralbereichen gebildet, wobei es im Prinzip gleichgültig ist, welche Spektralbereiche kombiniert werden.

Dreifarbenmesser für fotografische Zwecke werden meist in Farbtemperaturen (exakter: Verteilungstemperaturen) kalibriert, wobei nicht die Kelvinwerte (absolute Temperaturen), sondern deren mit I Million multiplizierte reziproke Werte mit der Maßeinheit MIRED zugrunde gelegt werden.

Bekannte Dreifarbenmesser funktionieren daher im

Prinzip wie zwei zusammengebaute Zweifarbenmesser.

im Aufsatz »Professionelle Farbtemperaturmesser«

von M. R ο 11 h a I e r (Fernseh- und Kinotechnik 1972,

S. 15... 21) werden mehrere Farbtemperaturmesser und Dreifarbenmesser beschrieben.

Hiernach wird z. B. bei einem kommerziellen Dreifarbenmesser vor eine einzige fotoelektrische Zelle nacheinander ein Rot-, ein Blau- und ein Grünfilter geschoben.

Bei vorgeschaltetem Rotfilter wird durch Betätigung einer Irisblende die wirksame Fläche des Fotoelements geändert, um den Zeiger auf eine festgelegte Eichmarke einspielen zu lassen. Aus den nachfolgenden Anzeigewerten bei vorgeschaltetem Blau- bzw. Grünfilter lassen sich dann mit Hilfe einer Tabelle die Filterwertc ermitteln.

In der US-Patentschrift 38 32 068 ist ein elektronischer Dreifarbenmesser beschrieben, bei dem schaltungstechnisch durch Verwendung von logarithmierenden Dioden die direkte Messung des Logarithmus des Quotienten der Strahlungsenergien im blauen und roten .Spektralbereich möglich wird. Zur Anzeige der FarbtempcraUir bzw. des Konversionsfilters ist ein Nachführzeiger mit dem Instrumentenzeiger zur Dekkung zu bringen. Bei der darauffolgenden gleichartigen Messung im grünen und roten Spektralbereich ist der auf der Instrumentenskala angezeigte Wert durch Drehung eines Rechenrings gegenüber der die Konversionxfüterwerte tragenden Scheibe einzustellen und der Wert für das Korrekturfilter abzulesen. Allerdings ist zur Ermittlung der bei einer fotografischen Aufnahme erforderlichen praktischen Daten für Konversionsfilter