DE2739793A1

DE2739793A1 - Kolorimeter

Info

Publication number: DE2739793A1
Application number: DE19772739793
Authority: DE
Inventors: Park French
Original assignee: Sterndent Corp
Current assignee: Sterndent Corp
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1977-09-03
Publication date: 1978-03-09
Also published as: FR2372448A1; CA1086522A; US4123172A; JPS5351784A; FR2372449A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein nach der Vergleichsmethode arbeitendes Kolorimeter und insbesondere ein Kolorimeter, das im optischen Teil eine bessere Genauigkeit als bisher möglich aufweist. Insbesondere ist gemäß der Erfindung das Kolorimeter mit einer gekapselten stabilisierten Lichtquelle versehen, welche ein gleichförmiges Licht zum Betreiben des Kolorimeters abgibt.

Eine Fehlerquelle von lichtempfindlichen Meßinstrumenten ergibt sich, wenn Licht auf verschiedene Abschnitte einer lichtempfindlichen Oberfläche wie beispielsweise einen lichtempfindlichen Transistor auftrifft, weil auf unterschiedliche Oberflächenboreiehe einer lichtempfindlichen Fläche auftreffendes Licht gleicher Intensität im allgemeinen unterschiedliche elektrische Ausgangswerte oder Ausgangssignale erzeugt. Eine insbesondere bei nach dem Prinzip der Vergleichsinessungen arbeitenden Kolorimetern auftretende Fehlerquelle ist auf Änderungen der Spektraleigenschaften von Farbfiltern aufgrund von Alterung derselben zurückzuführen, wobei die Alterungseffekte bei unterschiedlichen Filtern vielfach auch unterschiedlich sind, und zwar auch in verschiedenen Abschnitten desselben Filters. Auch wurde gefunden, daß die Ansammlung und Ablagerung von 3aub auf der das Licht aussendenden Lampe wie einer Glühbirne, dem Reflektor und anderen Teilen der Lichtquelle bekannter Kolorimeter zu einer Veränderung oder Verschiebung der Lichtabgabe der Lichtquelle führt, was ebenfalls zu Fehlern in der Genauigkeit des Kolorimeters führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kolorimeter zu schaffen, dessen Lichtquelle auch nach längeren Betriebszeiten stets Licht gleichförmiger Intensität liefert und dementsprechend eine verbesserte Genauigkeit im optischen

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ΐβιΐ aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Kolorimeter der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der UnteranSprüche.

Beim erfindungsgemäßen Kolorimeter weist die Lichtquelle eine Kapselung um die Lampe auf, damit dieselbe gegen Staub geschützt ist, wodurch das von der Lichtquelle ausgosandte Licht besser als bisher stabilisiert wird. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird durch entsprechende Lichtrohre geleitet, um ein optisch zu messendes oder zu untersuchendes Objekt zu beleuchten und um einen Referenzlichtstrahl zu bilden. Das in einem unbekannten Lichtstrahl vom Objekt ausgehende Licht und der Referenzlichtstrahl werden intermitierend oder fortlaufend auf denselben Oberflächenabschnitt eines lichtempfindlichen Messers oder einer lichtempfindlichen Schicht geworfen, indem man beide Lichtstrahlen als im wesentlichen paralleles Licht einer einzigen Linse zuführt, welche die einfallenden parallelen Lichtstrahlen bündelt und auf den gemeinsamen Oberflächenabschnitt der lichtempfindlichen Oberfläche konzentriert. Weiterhin sind die Farbfilter des Kolorimeters an einem bewegbaren Träger wie einem Rad angeordnet, das fortlaufend oder zyklisch einen Teil eines Farbfilters in den Pfad des unbekannten Lichtstrahles und anschließend denselben Abschnitt dieses Farbfilters in den Lichtpfad des Referenzlichtstrahles bewegt, um sicherzustellen, daß der Farbfiltriereffekt bei beiden Lichtstrahlen gleich ist.

Dementsprechend bewirkt das Kolorimeter eine Messung jeder Farbe des unbekannten Lichtstrahles im Vergleich zu jeder entsprechenden Farbe des Referenzlichtstrahles, wobei In einer bevorzugten Ausführungsform die schließlich erhaltenen

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und vorzugsweise optisch wiedergegebene** Fm Overte entsprechende Verhältnisse jeder Farbkomponente des unbekannten Lichtstrahles zu jeder entsprechenden Farbkomponente des Vergleichslichtstrahles darstellen. Daher ist das Kolorimeter, was wichtig ist, unabhängig von der absoluten Intensität der Lichtquelle, welche mit fortschreitender Alterung Licht mit verringerter absoluter Intensität erzeugen kann, jedoch weist dieses Licht eine praktisch konstcnte Farbtemperatur oder Spektralverteilung auf. In ähnlicher Vfeiae können die Färb- und/oder Übertragungseigenschaften der verschiedenen Farbfilter sich mit fortschreitender Alterung des Filters ändern. Die Erfindung gewährleistet jedoch, daß der unbekannte Lichtstrahl ebenso wie der Vergleichslichtstrahl durch jedes Farbfilter gleicherweise hindurchtritt, so daß die oben erwähnten Verhältnisse auch nach längerer Betriebszeit des Kolorimeters konstant bleiben. Da die Lampe oder Glühbirne der Lichtquelle und die der Lichtquelle zugewandten Lichteinfallenden der entsprechenden Lichtrohre vorzugsweise gegenüber Staub und dergl. abgeschirmt sind, bleiben die in die Lichtrohre einfallenden relativen Lichtmengen im wesentlichen konstante entsprechende Anteile der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtmenge, wodurch die Genauigkeit des Kolorimeters über verhältnismäßig lange Zeiträume ebenfalls verbessert wird.

Ferner ist erfindungsgemäß ein Infrarotfilter vorgesehen, um sowohl den unbekannten als auch den Referenzlichtstrahl zu filtern und dadurch eine bisher auf den Durchgang von infrarotem Licht durch die Farbfilter und auf die abnormale Empfindlichkeit einiger fester fotoempfindlicher Oberflächen gegenüber infrarotem Licht oder Infraroter Strahlung zurückzuführende Fehlerquelle auszuschalten oder zumindest wesentlich zu reduzieren. Die Infrarotfilterung wird zweckmäßig im Detektorteil des Kolorimeters, der der Lichtquelle gegenüberliegt, vorgenommen, so daß das Infratorfilter praktisch

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auf der relativ konstanten Außentemperatur gehalten wird, so daß seine häufig temperatur ^,abhängigen Durchlaß« oder Filtereigenschaften im Betrieb nicht verändert werden.

Obwohl die' Erfindung bevorzugt ein nach der Vergleichsmethode arbeitendes Kolorimeter verbessert, sind die zahlreichen Merkmale der Erfindung auch für andere Arten optischer· Beleuchtung und optischer Meßvorrichtungen geeignet, und zwar sowrii-.l für nach dem Prinzip der Vergleichsmessung als auch ohne Vergleichsmessung arbeitende und Farbmessungen oder auch andere Messungen durchführende Vorrichtungen.

Durch die Erfindung wird die Ansprech- und Meßgenauigkeit einer nach dem Vergleichsprinzip arbeitenden fotoempfindlichen Meßvorrichtung od. dgl. dadurch verbessert, daß man eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf denselben Oberflächenabschnitt einer lichtempfindlichen Oberfläche richtet. Dabei werden Ungleichförmigkeiten bei Koloriaietern verringert, die auf Veränderungen der Farbfilter aufgrund einer Alterung derselben beruhen. Andererseits wird die Gleichförmigkeit der Filterung mehrerer Lichtstrahlen in einem nach der Vergleichsmethode arbeitendem Kolorimeter verbessert. Ferner wird die Lichtabgabe einer Lichtquelle stabilisiert Außerdem ist eine Einstellmöglichkeit oder Einregulierung des Lichtausganges einer Lichtquelle und/oder der entsprechenden Intensitäten von zwei Lichtstrahlen möglich. Schließlich werden auch auf infrarotes Licht im Kolorimeter zurückzuführende Fehler verringert oder ganz ausgeschaltet.

Obwohl, wie oben gesagt, die Merkmale der Erfindung auch auf andere lichtempfindliche Meßvorrichtungen anwendbar sind, ist die Erfindung vorzugsweise für ein nach der Vergleichsmethode arbeitendes Kolorimeter bestimmt. In diesem Kolorimeter werden ein unbekannter und ein Referenzlichtstrahl auf denselben Oberflächenabschnitt einer einzigen lichtempfind-

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lichen Oberfläche konzentriert und beide Lichtstrahlen zusätzlich von denselben Filtern und vorzugsweise denselben Teilen derselben Filter gefiltert. Eine gekapselte Lichtquelle erzeugt Licht, ohne daß die mit dem Kolorimeter vorgenommene Beleuchtung aufgrund von Staubansammlungen auf der Lampe und/oder dem Reflektor der Lichtquelle ein Verschieben der Beleuchtung oder Beleuchtungswerte herbeiführen könnte.

In rier Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolorimeters dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lichtquelle und der Lichtpfade des Kolorimeters, dessen andere Teile nur schematisch angedeutet sind,

Fig. 2 eine aufgeschnittene schaubildliche Ansicht des die Filter umfassenden Abschnittes des optischen Teiles des Kolorimeters und

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten optischen Abschnittes in Richtung der Pfeile 3-3 aus Fig.

In Fig. 1 ist das nach der Vergleichsmethode arbeitende Kolorimeter 1 mit seinen wichtigsten Teilen dargestellt. Das Kolorimeter 1 umfaßt eine Lichtquelle 2, ein für einen Meßlichtstrahl bestimmtes Rohr 3, ein für einen Referenzlichtstrahl bestimmtes Rohr 4, einen Farbfilter und Lichtmesser umfassenden Abschnitt 5_t der im einzelnen unten in Verbindung mit Fig. 2 und 3 erläutert wird, einen Meßschaltkreis 6 und eine die Meßergebnisse wiedergebende Anzeige 7. Außerdem umfaßt das Kolorimeter 1 zwei synchronisierende Licht rohre 8 und 9, die ebenfalls unten näher erläutert werden. Die Rohre sind vorzugsweise flexibele, lichtleitende Teile aus festem oder Fasermaterial, wie grundsätzlich bekannt ist. ^₁₁.

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Die Lichtquelle 2 enthält eine Lampe 10 wie eine Glühbirne, die innerhalb eines ellipsoidal en Reflektors 11 gehalten v/ird. Elektrische Anschlußleitungen 12 und 13 der Lampe 10 sind durch ein nicht leitendes Fitting 14, das sich in der Wand des Reflektors 11 befindet, hindurchgeführt, um eine Verbindung zu einer nicht dargestellten elektrischen Energiequelle herzustellen, damit die Lampe 10 Licht aussenden kann. Der Reflektor 11 ist ein Teil des Gehäuses 15 der Lichtquelle, welches die Lampe 10 abkapselt und diese gegen Staub oder andere Schmutzansammlung abschirmt, damit die Leuchtstärke des abgegebenen Lichtes bei konstanter elektrischer Energiezufuhr praktisch konstant bleibt .Das Gehäuse 15 umfaßt ferner einen zylindrischen oder ähnlichen Hohlkörper 16, an dessen eines Ende der Reflektor.11 befestigt ist und das vorzugsv/eise eine geschwärzte Innenfläche 17 aufweist, um eine Lichtreflektion von dieser Innenfläche zu vermeiden. Am anderen Ende des Hohlkörpers 16 ist eine Stirnplatte 18 befestigt. Jedes Rohr 3, 4» 8 und 9 ist mit seinem für den Lichteinfall bestimmten Ende in einer entsprechenden Öffnung in der Stirnplatte 18 befestigt, so daß das von der Lampe erzeugte Licht aus dem lichtundurchlässigen Gehäuse 15 in diese Rohre fallen kann. Das Gehäuse 15 ist auf einer Stütze 19 angebracht, die an einem Fundament 20 v/ie beispielsweise dem Chassis des Kolorimeters befestigt ist, so daß sich die Lichtquelle 2 in einer festen Position am bzw. im Kolorimeter 1 befindet.

Der Reflektor 11 hat einen inneren Brennpunkt, der sich in dem von ihm umschlossenen Raum befindet, v/obei die Lampe vorzugsweise etwa in diesem Brennpunkt liegt. Daher ist der ellipsoidale Reflektor 11 bestrebt, das von der Lampe 10 erzeugte Licht in einem äußeren Brennpunkt 21 des Ellipsoids zu konzentrieren, wie in Fig. 1 durch den Lichtkegel 22 angedeutet ist. Der äußere Brennpunkt 21 liegt innerhalb des zylindrischen Hohlkörpers 16 des Gehäuses 15 derart, daß die

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Lichteinfallenaen 23 und 2^ der Röhre 3 und h sich innerhalb des Streubereiches des Lichtes auf uer a^d^ren Seite des Brennpunkter. 21 wie die Lampe 10 befinden, ί,ο daß relativ konzentriertes Licht aus der Lichtquelle 2 in die Rohre 3 und A fällt.

Der Reflektor 11, der Hohlkörper 16 und die Stirnplatte 18 sind mit Hilfe von Befestigungselemente!! wie Schrauben 25 miteinander verbunden, wobei sich vorzugsweise an den Stoßstellen zwischen diesen Teilen nicht undurchlässige Dichtungen befinden.

Durch in Längsrichtung erfolgende relative Bewegungen der verschiedenen Elemente der Lichtquelle 2 kann die Intensität des zu den Lichteinfallenden 23 und 24 gelangenden Lichtes entsprechend dem Gesetz der umgekehrten quadratischen Abhängigkeit erhöht oder verringert werden. Auch können durch Bewegen der Lampe 10 relativ zum Reflektor 11 oder durch Bewegen der Lampe 10 und des Reflektors 11 in vertikaler Richtung zur Darstellung in Fig. 1 die Intensitätsverhältnisse oder Intensitätsproportionen des in die Rohre 3 und A einfallenden Lichtes verändert werden. Obwohl die synchronisierenden Lichtrohre 8 und 9 normalerweise außerhalb des Bereiches des auf die Stirnplatte 18 fallenden' konzentrierten Lichtes angeschlossen sind, fällt in die Einlaßenden dieser Rohre genügend von der Lampe 10 ausgesandtes Licht, um entsprechende lichtempfindliche Oberflächen des Abschnittes 5 einzuschalten, um Synchronisierfunktionen zu erfüllen, wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Das Rohr 3 hat einen für einfallendes Licht bestimmten Abschnitt 31, welcher das durch das Einfallende 23 eingefallene Licht der Lichtquelle 2 auf ein zu beleuchtendes Objekt 30 leitet. Außerdem hat das Rohr 3 einen Abschnitt 3R für reflektiertes Licht, welches das vom Objekt 30 reflektierte Licht

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dem die Farbfilter und Lichtmesser umfassenden Abschnitt zuführt, um dasselbe mit dem durch das Rohr 4 fallenden Referenzlicht zu vergleichen. Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung ist das Objekt 30 ein Zahn, wobei mit dem Kolorimeter 1 die Farbe des Zahnes gemessen werden soll. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Kolorimeter 1 auch zum Messen der Farbe anderer Objekte benutzt werden kann und daß das Kolorimeter auch so abgeändert werden kann, daß die Messung statt mit reflektiertem Licht mit durchfallendem Licht erfolgt.

Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß die Lichtquelle 2 und die an dieselben angeschlossenen Rohre ein relativ geschlossenes Lichtsystem zum Beleuchten einer Probe oder eines sonstigen Objektes und zum Auffangen von davon ausgehendem Licht und zum Erzeugen eines Referenzlichtstrahles, der im Abschnitt 5 mit dem vom Objekt ausgehenden Licht verglichen wird, um die Farbe oder andere optische Eigenschaften des Objektes zu bestimmten, bilden. Die Lichtrohre 8 und 9 führen Licht dem Abschnitt 5 zu, welches Synchronisationssignale bildet, die dem Meßschaltkreis 6 die Farbe des zu jeder bestimmten Zeit zu messenden Lichtes anzeigen, um diesen Meßschaltkreis mit dem optischen Teil des Kolorimeters 1 zu synchronisieren. Die Anzeige 7 liefert eine sichtbare Anzeige der gemessenen Farbwerte in relativ numerischer Form. Falls erwünscht, können die vom Meßschaltkreis gebildeten elektrischen Ausgangssignale auch in ein Aufzeichnungsgerät, einen Rechner oder eine andere Steuereinrichtung zum überwachen der Farbe des Objektes 30 usv/. eingespeist werden.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Abschnitt 5 des Kolorimeters 1 in einem Gehäuse 41 ein Rad bzw. eine Scheibe 40 für die Farbfilter 44 enthält, die auf einer von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Welle 42 angeordnet

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ist. Die Scheibe 40 weißt einen lichtundurchläss.igen Teil auf, in dem ein rotes Farbfilter 44r, ein grünes Farbfilter 44g und ein blaues Farbfilter 44b eingesetzt ist, die nacheinander und in sich wiederholender Folge vor die Ausfallenden 45 und 46 der Rohre 3R und 4 gebracht werden. Die A\isf al Π enden 45 und 46 der Rohre 3R und 4 sind etwa im selben radialen Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe 40 angeordnet und liegen in einem Winkelabstand von etwa 40°, so daß beim Verdrehen der Scheibe 40 im wesentlichen dieselben Abschnitte jedes Farbfilters nacheinander in die Lichtpfade der beiden die Rohre 3R und 4 verlassenden Lichtstrahlen gebracht werden. Die Scheibe 40 dreht sich im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 47 angedeutet ist. Da die Farbfilter auf der Scheibe angeordnet sind, gelangen diese, wie beispielsweise das Filter 44r, nacheinander und zyklisch in die Position, in welcher der das Rohr 3R verlassende Strahl des unbekannten Lichtes gefiltert wird, nachdem die vordere oder vorlaufende Kante 48r des Farbfilters 44r über das Rohr 3R hinweggeführt worden ist. Nachdem die hintere oder nachlaufende Kante 48r des Farbfilters 44r am Rohr 3R vorbeigeführt worden ist, wird ein Lichtausfall aus diesem Rohr verhindert. Die vordere oder vorlaufende Kante 49r des Farbfilters 44r wird dann am Rohr 4 vorbeigeführt, wobei praktisch derselbe Teil des Farbfilters 44r in den aus dem Rohr 4 herausfallenden Referenzlichtstrahl gebracht wird, der auch dem Strahl des unbekannten Lichtes ausgesetzt war. Die so gefilterten Lichtstrahlen des unbekannten Lichtes und des Referenzlichtes werden nacheinander einem Lichtmesser 50 zugeführt, wobei die Scheibe 40 als eine Art Zerhacker für die Lichtstrahlen dient. Der Lichtmesser 50 ist beispielsweise ein lichtempfindlicher Transistor, wie unten im einzelnen erläutert wird.

Die synchronisierenden Lichtrohre 8 und 9 enden direkt gegenüber der Scheibe 40 und liegen mit diesen Enden auf einer gemeinsamen Radiallinie der Scheibe 40 und somit in unter-

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schiedlichem radialen Abstand von deren Drehpunkt. Auch liegen die Enden der Lichtrohre 8 und 9 dichter am Drehpunkt der Scheibe AO als die Farbfilter AA. Eine Öffnung 51 der Scheibe AO kommt bei jeder Umdrehung dieser Scheibe einmal kurz in Flucht mit dem Lichtrohr 8, so daß aus diesem Lichtrohr Licht auf einen Lichtmesser 52 fallen kann, der dann dem Meßschaltkreis 6 ein elektrisches Signal übermittelt, welches dem Meßschaltkreis anzeigt, daß die nächste Umdrehung der Scheibe 40 beginnt. Auf diese Weise wird der Meßschaltkreis 6 mit der di~ faxbfilto^ AA tragenden Scheibe AO synchronisiert. Weiterhin enthält die Scheibe AO drei weitere- Öffnungen 53r, 53g und 53b, die nacheinander in Flucht mit dem Auslaßende des Lichtrohres 9 kommen, so daß dann durch die sei Öffnungen jeweils Licht auf einen Lichtmor.ser 5A fällt und dadurch ein elektrisches Signal erzeugt, welche?, den Meßschaltkreis 6 anzeigt, daß ein entsprechendes Farbfilter sich dann vor dem Auslaßende des Rohres 3R befindet. Eine Art der Synchroni sierund Multiplexschaltung des Kolorimeters 1 ist im einzelnen in einer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin im einzelnen beschrieben.

Wie in Fig. 2 angedeutet und in Fig. 3 in größerem Maßstab im einzelnen dargestellt, verläßt der Lichtstrahl des unbekannten Lichtes das Ausfallende A5 des Rohres 3R im wesentlichen innerhalb eines konischen Bereiches 60. Hinter der Scheibe AO ist gegenüber dem Ausfallende A5 des Rohres 3R eine Linse 61 zum Sammeln und Richten des Lichtes (Kollimatorlinse) angeordnet, aus der das Licht als gerichtetes Licht 62, d.h. als gerader gleichförmiger Lichtstrahl austritt. Eine weitere Linse 63 ist vorzugsweise etwas dichter als eine Brennweite von der lichtempfindlichen Oberfläche 6A des Lichtmessers 50 angeordnet und konzentriert bzw. bündelt das gerichtete Licht 62 auf einen bestimmten Teil 65 der lichtempfindlichen Oberfläche 6A. Die Linsen 61 und 63 sind vorzugsweise in fester Relation zueinander im Gehäuse Al mittels

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Haltern 66 und 67 angebracht. Auch das Rohr 3R und der Lichtmesser 50 sind in fester Relation zueinander im Gehäuse 1 angebracht, so daß der Teil 65 der lichtempfindlichen Oberfläche 64, auf den das Licht konzentriert wird, gewöhnlich gleich bleibt.

Der Referenzlichtstrahl verläßt das Ausfallende 46 des Rohres 4 ebenfalls innerhalb eines konischen Bereiches 68 und fällt auf eine hinter der Scheibe 40 dem Rohr 4 gegenüber angeordnete Lochplatte oder Blende 69, welche einen Teil des Referenzlichtstrahltrs zurückhält. Die Blende 69 enthält ein Loch 70, durch das ein Teil des Referenzlichtes im wesentlichen als paralleler gerichteter Lichtstrahl 71 fällt, der zum Einfallende 72 eines Prismareflektors 73 gelangt, das mittels eines Halters 74 im Gehäuse 1 befestigt ist. Die Länge des Prismas unterstützt das Konzentrieren des durch die Blende 69 hindurchgefallenen Teiles des Referenzlichtstrahles. Das Auslaßende 75 des Prismareflektors 73 befindet sich zwischen den beiden Linsen 61 und 63, so daß der das Prisma 73 verlassende gerichtete bzw. gebündelte Lichtstrahl 71 auf die Linse 63 fällt, welche diesen Lichtstrahl ebenfalls auf den Teil 65 der lichtempfindlichen Oberfläche 64 des Lichtmessers 50 konzentriert. Die Intensität bzw. Stärke des Lichtstrahles 71 kann dadurch verändert werden, daß man wegen der umgekehrten quadratischen Abhängigkeit das Ausfallende 46 des Rohres 4 in Längsrichtung verschiebt.

Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des gesammelten und gerichteten unbekannten Lichtes 62 zwischen den beiden Linsen 61 und 63 verhältnismäßig groß im Vergleich zur Querschnitt sf lache des Prismareflektors 73 und des durch diesen geführten Lichtstrahles 71, so daß der dämpfende Einfluß des Prismareflektors 73 auf das unbekannte Licht minimal ist. Auch kann der Prismareflektor 73 im wesentlichen transparent bzw. lichtdurchlässig sein, so daß ein großer Teil des auf denselben auftreffenden unbekannten Lichtes durch den Prisma-

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reflektor 73 hindurchgeht.

Ein übliches Infrarotfilter 76 ist im Gehäuse 41 vor der Linse 63 angeordnet, um Infrarotlicht oder Infrarotstrahlung sowohl aus dem unbekannten Licht als auch aus dem Refer*enz-Dicht berauszufiltern. Die Filter 44r, 4Ag und 44b, welche Gelatinefilter sein können, haben gute Filtereigenschaften, lassen aber infrarotes Licht leicht durch. Der Lichtmesser 50, der ein fester Silikondetektor sein kann, ist wie alle aus Feststoffen bestehende Detektoren sehr empfindlich für infrarotes Licht. Daher verhindert das Infrarotfilter 76 einen Einfall ^iror. infrarotem Licht auf den Lichtmesser 50 und unterbindet somit auf infrarotes Licht zurückzuführende Fehler. Dadurch, daß man mit demselben Infrarotfilter sowohl das unbekannte als auch das Refereiizlicht filtert, werden Unterschiede der Infrarotfilterung ausgeschlossen, die sich ergeben könnten, wenn getrennte Infrarotfilter jeweils in einem der beiden Lichtstrahlen angeordnet würden. Da das Infrarotfilter 76 von der Lichtquelle 2 und der von dieser erzeugten Wärme entfernt angeordnet ist, wird die optische Durchlässigkeit oder Filterwirkung des Infrarotfilters 76, die sich im allgemeinen mit verhältnismäßig großen Temperaturschwankungen ändert, praktisch konstant gehalten.

In Fig. 3 befindet sich die Scheibe 40 in derselben Position wie in Fig. 2 gezeigt, so daß das Farbfilter 44r das aus dem Ausfallende 46 des Rohres 3R kommende Licht filtert und der Linse 61 zuführt, welche das auf sie auftreffende Licht sammelt und als gerichteter Lichtstrahl auf die Linse 63 wirft. Die Linse 63 konzentriert das auf sie auftreffende Licht auf den Teil 65 der lichtempfindlichen Oberfläche 64 des Lichtmessers 50, der etwa im hinteren Brennpunkt der Linse 63 liegt. Wenn die Scheibe 40 sich weiterdreht, blockier der lichtundurchläßsige Teil 63 der Scheibe 40 das unbekannte Licht, während das Farbfilter 44r in die in Fig. 2 angedeutete Position 44r» gelangt ist, so daß der Referenzlichtstrahl

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aus dem Rohr 4 durch das Farbfilter zur Blende 69 gelangt. Der durch das Loch 70 der Blende 69 hindurchtretende Lichtstrahl 71 wird als gesammeltes und gerichtetes bzw. kollimiertes Licht in den Prismareflektor 73 geworfen und gelangt von diesem zur Linse 63, welche ihn auf denselben Teil 65 der lichtempfindlichen Oberfläche 64 des Lichtmessers 50 konzentriert, auf den das unbekannte Licht vorher geworfen worden ist.

Ebenso wie das Farbfilter 44r v/erden die beiden anderen Γαΐ-b+ilter 44g und 44b wirksam, wenn dieselben von der Scheibe 40 vor die Ausfallenden 45 und 46 der Rohre 3R und A gebracht werden. Die von den Lichtmessern .52 und 54 ausgesandten elektrischen Signale synchronisieren den Meßschaltkreis 6 mit den Drehbewegungen der Scheibe 40, so daß der Mfcßschaltkreic 6 beispielsweise als KuItipiexschaltuns ^ar~ bei te t, um die von dem Lichtmesser 50 aufgrund der Intensität, j des auf ihn auftreffenden Lichtes erzeugten und ausgesandten j elektrischen Signale zu messen und dadurch eine Anzeige der Verhältnisse der entsprechenden Lichtstrahlpaare des unbekannten und des Referenzlichtes zu liefern. Der Ausgang des Meßschaltkreises 6 wird in die Anzeige 7 eingespeist, um die Farbe des Objektes 30 beispielsweise als Werte optisch anzuzeigen, welche repräsentativ für die entsprechenden Verhältnisse jeder Farbkomponente des unbekannten Lichtes gegenüber der Farbkomponentei des Referenzlichtes sind.

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Claims

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Anmelder: Sterndent Corporation, 320 Washington A\^renue, Mount Vernon, New York 10553 (USA)

Kolorimeter

Patentansprüche:

jy Nach dem Vergleichsverfahren arbeitendes Kolorimeter, bei dem zwei unterschiedliche Lichtstrahlen, von denen der eine aus unbekannten Licht besteht, miteinander verglichen werden, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Einrichtung (63) zue Konzentrieren von Licht auf einen Abschnitt (65) der lichtempfindlichen Oberfläche (64) eines Lichtmessers (65) aufweist, ferner eine Einrichtung (3R,61) zum Zuführen eines ersten Lichtstrahles und eine zweite Einrichtung (A,73) zum Zuführen eines zweiten Lichtstrahles zu der Konzentriereinrichtung vorgesehen ist, so daß sowohl der erste als auch der zweite Lichtstrahl praktisch auf denselben Abschnitt der Oberfläche des Lichtmessers konzentriert geworfen wird.

2. Kolorimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Konzentrieren der Lichtstrahlen eine Linse (63) in einem Abstand von etwa ihrer Brennweite vom Lichtmesser (50) angeordnet ist.

3. Kolorimeter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des ersten Lichtstrahles auf die Linse (63) eine Sammel- und BUndelein-

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ORIGINAL INSPECTED

richtung (61) aufweist, welche den ersten Lichtstrahl als gerichteten Lichtstrahl der die Lichtstrahlen konzentrierenden Linse (63) zuführt. .

4. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch .gekennzeichnet, daß die Einrichtung (73) zum Zuführen des zv/eiten Lichtstrahles im Pfad wenigstens eines Teiles des ersten Lichtstrahles endet, so daß der zv/e.tte Lichtstrahl auf einem mit dem Pfad des ersten Lichtstrahles zusammenfallenden Pfad zur die Lichtstrahlen konzentrierenden Linse (63) gelangt.

5. Kolorimeter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des zweiten Lichtstralil.es eine Einrichtung (69,70) zum Sammeln und Konzentrieren des zweiten Lichtstrahles umfaßt, so daß der zweite Lichtstrahl als gesammeltes und paralleles Licht der Linse (63) zugeführt wird.

6. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Sammeln des ersten Lichtstrahles eine Kollimatorlinse (61) ist und daß die Einrichtung zum Zuführen des zweiten Lichtstrahles zwischen dieser Kollimatorlinse und der die beiden Lichtstrahlen konzentrierenden Linse (63) endet.

7. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des zweiten Lichtstrahles eine Lochblende (69,70) enthält, welche nur einen Teil des zweiten Lichtstrahles als Im wesentlichen gesammeltes oder gerichtetes Licht durchläßt, und ferner hinter der Lochblende einen Prismenreflektor (73) aufweist, welcher den die Lochblende verlassenden Lichtstrahl in den zum Lichtmesser (54)

führenden Lichtpfad umlenkt.
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8. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB der erste gerichtete Lichtstrahl (62) eine verhältnismäßig große Querschnittsfläche im Vergleich zum zweiten gerichteten Lichtstrahl (71) aufweist, die gemeinsam von der Linse (63) auf einen Teil (65) der lichtempfindlichen Oberfläche (64) des Lichtmessers (50) geworfen v/erden.

9. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zerhacker (40,43) zum zyklischen Unterbrechen der zum Lichtmesser (50) führenden Lichtstrahlen (62,71) enthält.

10. Kolorimeter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker Farbfilter (44) zum Durchlassen von Licht vorbestinimter Farbe und einen bewegbaren Träger (40,43) zum Bewegen der Farbfilter entweder in den Pfad des ersten Lichtstrahles (62) oder den Pfad des zweiten Lichtstrahles (71) aufweist, um diese Lichtstrahlen nacheinander dem Lichtmesser (50) zuzuführen.

11. Kolorimeter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker mehrere unterschiedliche Farbfilter (44r, 44g und 44b) aufweist und daß der Träger (40,43) mit einem Antrieb zum zyklischen und aufeinanderfolgenden Bewegen jedes der einzelnen Farbfilter in den Pfad der beiden Lichtstrahlen (62,71) aufweist.

12. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Lichtquelle (2) mit einem Lichtstrahlen erzeugenden Element (Lampe 10), einem Gehäuse (15) zum vollständigen Abkapseln der Lampe und zum Abschirmen derselben gegen Staub und andere Verschmutzungen aufweist, wobei an dieses Gehäuse ein erstes Lichtrohr (3) zum Beleuchten eines Objektivs (30)

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mit einem ersten Lichtstrahl und ein zweites Lichtrohr (4) zum Erzeugen eine? zweiten Lichtstrahles angeschlos-

13. Kolorimeter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) einen Reflektor (11) zum Konzentrieren des von der Lampe (10) ausgesandten Lichtes und zürn Werfen desselben in die Rohre (3) aufweist, wobei der Reflektor im wesentlichen eine teilelipsoidale Form aiifweist und die Lampe wenigstens ungefähr im inneren Brennpunkt dieses Ellipsoids liegt, und daß das Gehäuse weiterhin eine Stirnplatte (18) aufweist, an welche die Einfallenden der Lichtrohre (3,4) jenseits des äußeren Brennpunktes des Ellipsoids münden, und daß der Reflektor (11) und die Stirnplatte (18) von einem Polkörper (16) des Gehäuses (15) im Abstand voneinander gehalten sind.

14. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Infrarotfilter (76) zum Filtern beider Lichtstrahlen im Abstand von der Lichtquelle (2) aufweist.

15. Kolorimeter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Infrarotfilter (76) nahe dem Lichtmesser (50) im gemeinsamen Lichtpfad beider Lichtstrahlen (62,71) angeordnet ist.

16. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der den Reflektor (11) und die Stirnplatte (18) verbindende Teil (16) des Gehäuses (15) eine geschwärzte Innenwand aufweist.

17. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das den einen Lichtstrahl (62) er-

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zeugende erste Rohr (3) ein von der ließstelle zurückführendes Reflektionsrohr (3R) aufweist, das parallel zum den Referenzlichtstrahl liefernden Rohr (4) gegenüber dem Träger (40,43) für die Farbfilter (44) mündet.

18. Kolorimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an die Lichtquelle (2) zwei weitere Lichtrohre (8,9) zum Synchronisieren des Meßschaltkreises (6) des Kolorimeters (1) mit dem jeweils eingesetzten Farbfilter (44) angeschlossen sind.

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